题目
1.为什么说水分子的分子磁矩可以等效为两个"裸露"的氢核的磁矩?

题目解答
答案

解析
关键知识点:
- 分子磁矩的组成:分子磁矩由核外电子的轨道磁矩、自旋磁矩以及原子核的磁矩共同决定。
- 满壳层电子的特性:当核外电子形成满壳层时,轨道角动量的矢量和为零,导致总轨道磁矩和总自旋磁矩均为零。
- 偶核与奇核的磁矩:偶核(如氧核)自旋为零,磁矩为零;奇核(如氢核)具有非零自旋,磁矩不可忽略。
解题核心思路:
水分子的总磁矩是各组成部分磁矩的矢量和。通过分析核外电子、氧核和氢核的磁矩贡献,发现核外电子和氧核的磁矩总和为零,因此水分子的磁矩等效于两个氢核的磁矩。
1. 核外电子的磁矩贡献
水分子有10个核外电子(氧原子8个,氢原子各1个),这些电子形成满壳层(如氧的2p轨道半充满状态)。
- 轨道磁矩:满壳层中电子的轨道角动量方向相反,矢量和为零。
- 自旋磁矩:电子自旋方向随机,总和也为零。
因此,核外电子对总磁矩的贡献为零。
2. 氧核的磁矩贡献
氧核是偶核(质子数为8,偶数),其自旋为零,因此氧核的磁矩为零。
3. 氢核的磁矩贡献
每个氢核是奇核(质子数为1,奇数),具有自旋磁矩。水分子中有两个氢核,它们的磁矩矢量和即为水分子的总磁矩。
因此,水分子的磁矩等效于两个“裸露”氢核的磁矩。