双原子分子的结构和性质

第三章双原子分子的结构和性质习题解答写出，，和的键级、键长长短次序及磁性。[解]：微粒键级2.521.51键长次序磁性顺磁顺磁顺磁反磁2O2O2O22O2O2O2O22O2O2O2O22O[3.6]按分子轨道理论说明Cl2的键比的键强还是弱？为什么？[解]：Cl2的键比的键弱。原因是：Cl2的基态价电子组态为，键级为1，而比Cl2少1个反键电子，键级为1.5。2Cl2Cl4*343232*323pppssz2Cl[3.2]画出CN-的分子轨道示意图，写出基态的电子组态，计算键级及不成对电子数[解]：CN-与N2为等电子“分子”。其价层分子轨道与N2分子大致相同，分子轨道轮廓图如下。-++--+-+-++-++--3σ4σ1π5σ2π6σ[3.7]基态电子组态为（1σ）2（2σ）2（3σ）2（4σ）2（1π）4（5σ）2。键级=1/2（成键电子数—反键电子数）=1/2（10-4）=3未成对电子数为0，因而磁距为0。按分子轨道理论写出NF，NF+和NF-基态时的电子组态，说明它们的键级、不成对电子数和磁性。[解]：NF，NF+和NF-分别是O2，，的等电子体，它们的基态电子组态、键级、不成对电子数及磁性等情况如下：“分子”基态电子组态键级不成对电子磁性NFKK（3σ）2（4σ）2（5σ）2（1π）4（2π）222顺磁性NF+KK（3σ）2（4σ）2（5σ）2（1π）4（2π）12.51顺磁性NF-KK（3σ）2（4σ）2（5σ）2（1π）4（2π）31.51顺磁性[3.9]2O2OOH分子于1964年在星际空间发现。（a）试按分子轨道理论只用O原子的2P轨道和H原子的1s轨道叠加，写出其电子组态。（b）在哪个分子轨道中有不成对电子？（c）此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成，还是基本上定域于某个原子上？（d）已知OH的第一电离能为13.2eV，HF为16.05eV，它们的差值几乎与O原子和F原子的第一电离能（15.8eV和18.6eV）的差值相同，为什么？[解]：（a）H原子的1s轨道和O原子的2Pz轨道满足对称性匹配、能级相近（它们的能级都约为-13.6eV）等条件，可叠加形成σ轨道。OH的基态价电子组态为（2σ）2（3σ）2(1π)3。（2σ）2实际上是O原子的（2s）2，而（1π）3实际上是O原子的（2Px）2（2Py）1或（2Px）1（2Py）2。因此，OH的基态价电子组态亦可写为（σ2s）2（σ）2（π2p）3。σ2s和π2p是非键轨道，OH有两对半非键电子，键级为1。[3.14]（b）在1π轨道上有不成对电子。（c）1π轨道基本上定域于O原子。（d）OH和HF的第一电离能分别是电离他们的1π电子所需要的最小能量，而1π轨道是非键轨道，即电离的电子是由O和F提供的非键电子，因此，OH和HF的第一电离能差值与O原子和F原子的第一电离能差值相等。OH分子的基态光谱项为2[3.30]由紫外光电子能谱知，NO分子的第一电离能为9.26eV比CO的第一电离能(14.01eV)小很多，试从分子的电子组态解释其原因。解：CO的组态为NO的组态为5电子是成键电子，能量较低。2电子是反键电子，能量较高。所以，NO分子的第一电离能比CO的第一电离能小很多。242222)5()1()4()3()2()1(1242222)2()5()1()4()3()2()1(