题目
[3.8]画出NO的分子轨道能级示意图,计算键级及自旋磁矩,试比较NO和 + 何者的键-|||-更强?哪一个键长长一些?
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定NO的分子轨道能级
NO分子由一个氮原子和一个氧原子组成。氮原子的电子构型为$1s^22s^22p^3$，氧原子的电子构型为$1s^22s^22p^4$。在分子轨道理论中，这些电子将填充分子轨道，包括σ、σ*、π和π*轨道。
步骤 2：填充分子轨道
根据分子轨道理论，电子将首先填充能量最低的轨道。对于NO分子，电子将按照以下顺序填充轨道：$1\sigma$、$1\sigma^*$、$2\sigma$、$2\sigma^*$、$2\pi$、$2\pi^*$、$3\sigma$。NO分子共有11个价电子，因此，$1\sigma$、$1\sigma^*$、$2\sigma$、$2\sigma^*$、$2\pi$、$2\pi^*$轨道将被完全填充，$3\sigma$轨道将被填充1个电子。
步骤 3：计算键级
键级是衡量分子中化学键强度的指标，计算公式为：键级 = (成键电子数 - 反键电子数) / 2。对于NO分子，成键电子数为8（$1\sigma$、$2\sigma$、$2\pi$轨道），反键电子数为3（$1\sigma^*$、$2\sigma^*$、$2\pi^*$轨道），因此键级 = (8 - 3) / 2 = 2.5。
步骤 4：计算自旋磁矩
自旋磁矩是衡量分子中未成对电子数的指标，计算公式为：$\mu = \sqrt{n(n+2)}\beta$，其中n为未成对电子数。对于NO分子，未成对电子数为1，因此自旋磁矩 = $\sqrt{1(1+2)}\beta = 1.73\beta$。
步骤 5：比较NO和${NO}^+$的键级和键长
${NO}^+$分子比NO分子少一个电子，因此${NO}^+$分子的键级为3，比NO分子的键级2.5更强。由于${NO}^+$分子的键级更高，因此其键长比NO分子的键长短。
NO分子由一个氮原子和一个氧原子组成。氮原子的电子构型为$1s^22s^22p^3$，氧原子的电子构型为$1s^22s^22p^4$。在分子轨道理论中，这些电子将填充分子轨道，包括σ、σ*、π和π*轨道。
步骤 2：填充分子轨道
根据分子轨道理论，电子将首先填充能量最低的轨道。对于NO分子，电子将按照以下顺序填充轨道：$1\sigma$、$1\sigma^*$、$2\sigma$、$2\sigma^*$、$2\pi$、$2\pi^*$、$3\sigma$。NO分子共有11个价电子，因此，$1\sigma$、$1\sigma^*$、$2\sigma$、$2\sigma^*$、$2\pi$、$2\pi^*$轨道将被完全填充，$3\sigma$轨道将被填充1个电子。
步骤 3：计算键级
键级是衡量分子中化学键强度的指标，计算公式为：键级 = (成键电子数 - 反键电子数) / 2。对于NO分子，成键电子数为8（$1\sigma$、$2\sigma$、$2\pi$轨道），反键电子数为3（$1\sigma^*$、$2\sigma^*$、$2\pi^*$轨道），因此键级 = (8 - 3) / 2 = 2.5。
步骤 4：计算自旋磁矩
自旋磁矩是衡量分子中未成对电子数的指标，计算公式为：$\mu = \sqrt{n(n+2)}\beta$，其中n为未成对电子数。对于NO分子，未成对电子数为1，因此自旋磁矩 = $\sqrt{1(1+2)}\beta = 1.73\beta$。
步骤 5：比较NO和${NO}^+$的键级和键长
${NO}^+$分子比NO分子少一个电子，因此${NO}^+$分子的键级为3，比NO分子的键级2.5更强。由于${NO}^+$分子的键级更高，因此其键长比NO分子的键长短。