분자 오비탈 전자 배치, 산소 분자(O2), 이온 ★

분자 오비탈 전자 배치, 산소 분자(O2), 이온

Molecular orbital(MO) diagram of dioxygen ion

 

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결합 차수 = 1/2 (결합성 MO 전자 수 – 반결합성 MO 전자 수)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/6879 )

 

> O2^+의 결합 차수 = (6 – 1) / 2 = 5/2 = 2.5

> O2의 결합 차수 = (6 – 2) / 2 = 4/2 = 2

> O2^-의 결합 차수 = (6 – 3) / 2 = 3/2 = 1.5

( σ_2s 오비탈과 σ*_2s 오비탈에 채워진 전자의 수는 서로 같으므로,

2s 오비탈에 존재하는 전자들은 생략하고 계산해도 된다. )

 

 

 

 

※ O2^2-의 MO

> O2^-의 π*_2p 오비탈에 전자 1개를 추가하면,

---> O2^2-의 MO

> O2^2-의 결합 차수 = (6 – 4) / 2 = 1

 

 

※ O2, O2^+, O2^-, O2^2-의 상대적 안정도

> 결합 차수 순으로 나열하면,

---> O2^+ > O2 > O2^- > O2^2-

 

 

 

 

▶ 반결합성 MO에 전자가 더 많이 존재할수록,

결합 차수는 감소하고, 따라서 결합은 더 불안정해진다.

즉, 결합 에너지는 감소한다.

 

 

▶ 결합 차수와 결합 에너지는 비례 ⇨ O2^+ 가 가장 안정

(결합 에너지가 클수록 안정)

 

 

▶ 결합 차수와 결합 길이는 반비례 ⇨ O2^+ 가 가장 안정

(결합 길이가 작을수록 안정)

 

The bond order decreases and the bond length increases in the order

O2^+ (112.2 pm), O2 (121 pm), O2^- (128 pm) and O2^2- (149 pm).

 

 

 

 

[참고] σ_1s 오비탈과 σ*_1s 오비탈은 생략했습니다.

전자 배치는 σ_2s 오비탈과 σ*_2s 오비탈과 동일합니다.

각각의 오비탈에 채워진 전자의 수는 서로 같으므로,

결합 차수 계산에는 영향을 주지 않습니다.

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/2901 ] O2, O2^2-의 MO

 

 

 

 

▶ O2^2-의 MO: π*_2p MO에 4개의 전자가 존재

> 결합 차수 = (6 – 4) / 2 = 1

> 홀전자의 개수 = 0개 (반자기성)

 

 

▶ O2^-의 MO: π*_2p MO에 3개의 전자가 존재

> 결합 차수 = (6 – 3) / 2 = 3/2

> 홀전자의 개수 = 1개 (상자기성)

 

 

▶ O2의 MO: π*_2p MO에 2개의 전자가 존재

> 결합 차수 = (6 – 2) / 2 = 2

> 홀전자의 개수 = 2개 (상자기성)

 

 

▶ O2^+의 MO: π*_2p MO에 1개의 전자가 존재

> 결합 차수 = (6 – 1) / 2 = 5/2

> 홀전자의 개수 = 1개 (상자기성)

 

 

▶ O2^2+의 MO: π*_2p MO에 0개의 전자가 존재

> 결합 차수 = (6 – 0) / 2 = 3

> 홀전자의 개수 = 0개 (반자기성)

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/3224 ] 분자의 자기적 성질

 

 

 

 

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