NOの分子軌道についての問題解説

はじめに

次の図は一酸化窒素NOの分子軌道のエネルギー準位を模式的に表したものである。

ただし、1s軌道からなる分子軌道は省略されている。これに関して次の問いに答えよ。

問題１

図において、同じ２s軌道であってもOの方がNよりもエネルギー準位が低い。

電気陰性度の観点からこの理由を説明せよ。

問題２

図を用い、スピンを考慮してNO分子の電子配置を示せ。

また、電子配置に基づいてNO分子の磁性について説明せよ。

問題３

NO分子の結合距離が115 pmであるのに対し、NO＋イオンでは106 pmである。

図に基づいてこの事実を説明せよ。

解説

1

O原子はN原子より電気陰性度が大きい。

つまり、NO分子の結合において電子はO原子の引き寄せられており、これによって系が安定化する。

このことが反映されてO原子の２s軌道のエネルギー準位が低くなる。

2

電子配置は下図のようになる

不対電子が存在するため、NO分子は常磁性を示す。

3

結合性軌道に存在する電子の数をnb、反結合性軌道に存在する電子の数をnaとして、結合次数を下の式で定義すると。

上図の電子配置から明らかなように、NOの結合次数は2.5、NO＋の結合次数は３である。

つまり、NO＋はNOよりN-O間の化学結合力が強い。

このことが反映されて、NO＋の結合距離は短くなる。

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