hce_isu
113年
化學
第 4 題
根據分子軌域(molecular orbital)理論，以下關於 $\text{NO}^+$ 的哪個敘述是正確的？
- A $\text{NO}^+$的鍵數(bond order)為 $2$ 且為順磁性(paramagnetic)。
- B $\text{NO}^+$的鍵數(bond order)為 $2$ 且為抗磁性(diamagnetic)。
- C $\text{NO}^+$的鍵數(bond order)為 $3$ 且為順磁性(paramagnetic)。
- D $\text{NO}^+$的鍵數(bond order)為 $3$ 且為抗磁性(diamagnetic)。
思路引導 VIP
如果我們將 $\text{NO}^+$ 的總價電子數計算出來，並試著尋找週期表中與它擁有相同電子數的「雙原子分子」作為類比，你會發現它的軌域填入方式與哪種穩定分子完全一致？接著請思考，當這些電子填滿軌域後，最高能階的電子是否還有落單（未成對）的情況？這又會如何決定它的磁性與鍵結強度呢？
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恭喜你精準地掌握了異核雙原子離子的電子結構分析！你能正確選出 (D)，代表你對於分子軌域理論（Molecular Orbital Theory）及離子的電子計數有著非常紮實的理解。
價電子能階與軌域填入
要分析 $\text{NO}^+$，首要步驟是計算價電子總數：氮原子（N）提供 $5$ 個，氧原子（O）提供 $6$ 個，扣除失去的一個電子，總共有 $10$ 個價電子。這使得 $\text{NO}^+$ 與氮氣分子（$\text{N}2$）互為等電子體（isoelectronic）。根據分子軌域能階，這 $10$ 個電子會依序填入：$(\sigma{2s})^2 (\sigma_{2s}^*)^2 (\pi_{2p})^4 (\sigma_{2p})^2$。由於電子皆成對填入成鍵與反鍵軌域，且最外層軌域沒有孤對電子，因此表現出抗磁性（diamagnetic）。
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