高考申論題
115年
[化學工程] 材料化學(包括有機化學、無機化學)
第 四 題
四、以分子軌域理論說明硼分子（B2）之電子填入方式，並寫出其分子軌域電子組態。作答時須說明 B2 分子中價電子數目、適用於 B2 之分子軌域能階順序、電子如何依 Aufbau principle、Hund’s rule 及 Pauli exclusion principle 填入分子軌域，並據此計算其鍵級（bond order）與判斷磁性。（25 分）
📝 此題為申論題
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這是一道完整的分子軌域理論 (MOT) 應用題。首先要確定 B2 分子的價電子總數。接著最關鍵的是回憶 B2 分子是否會發生 s-p 軌域混成 (s-p mixing)。由於 B 原子的 2s 與 2p 能量相近，會發生 s-p mixing，導致 σ2p 軌域能量被推高，使其高於 π2p 軌域，這是能階順序的得分核心。隨後，依序解釋三大電子填入原則，將電子填入正確的軌域，算出鍵級 (Bond Order)，並藉由最後填入的 π2p 軌域有兩個自旋平行的未成對電子，判定其為順磁性。
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【考點分析】 本題全面考查同核雙原子分子 (Homonuclear diatomic molecules) 的分子軌域理論 (Molecular Orbital Theory, MOT)，特別是第二週期前段元素 (如 B, C, N) 因 s-p mixing 導致的特殊能階順序、三大電子填入原則的應用，以及鍵級與磁性的推演。 【理論/法規依據】
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