Question

ねこ

その分子や化合物が常磁性であるかどうかは、価電子が奇数のときは常磁性で偶数のときは反磁性という考え方であってますか？
たとえばNO、NO2、N2Oなどです。
しかし、この考え方だとたとえばO2などでは不十分です。考え方があっているかどうか、O2のときはどうすればいいのかおしえてほしいです。

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

🍇こつぶ🐡

NO、NO₂など軽い分子では「奇数なら常磁性」でだいたいOK。
O₂、B₂、C₂などでは分子軌道を見て判断する必要あり。

なぜO₂は偶数電子なのに常磁性なのか？
＞答えは分子軌道理論（MO理論）にあります。

O₂分子の分子軌道における電子配置（高いエネルギー準位から）→σ(2s)² σ(2s)² σ(2pz)² π(2px)² π(2py)² π(2px)¹ π(2py)¹

最外殻のπ軌道に不対電子が2つあります。
よって、常磁性。つまり、分子軌道における不対電子の有無で判断する必要がある。

ねこ

軽い分子とそうでない分子はどうやって見分けられますか？

ねこ

また、この写真のような質量数が指定されている場合も、MOダイヤグラムで判断するのですか？

🍇こつぶ🐡

一般的に「軽い分子」とは……
元素周期表の第2周期（Li〜Ne）までの元素でできた小さな分子

代表例：H₂、He₂、B₂、C₂、N₂、O₂、F₂、CO、NO、NO₂、N₂O など。

なぜ軽いと判定しやすいか？
分子軌道構造が単純。
π軌道とσ軌道の順序がある程度予測可能（特にB₂〜N₂）

一方、重い分子（周期表の下の方）では……
軌道の順番が変化したり、スピン軌道相互作用が大きくなったりする。

🍇こつぶ🐡

質量数が違ってもMOダイヤグラムは使える？
＞ はい、使えます。
質量数は中性子数の違いであり、電子配置に影響しないから。つまり、 同位体であっても電子数が同じなら、磁性は同じ。

画像のOの例ですが、質量数1,2のOはありません。
質量数違いは16,17,18ですが、あくまで質量数違いと言いたいだけならわかります🙇

ねこ

わかりずらい例で申し訳ありません🙇‍♀️💦
ありがとうございました！