等核2原子分子の磁性について

質問

大学の問題で判らないものがあって困っています

酸素分子は磁石にひきつけられるが、窒素分子は磁石にひきつけられない。
この理由を分子軌道や電子配置などを使って説明せよ。

というものです
教科書を読むと、窒素では使わなかった電子軌道を酸素では使い、2つの電子スピンが平行になり磁性を示す、というようなことが書いてあるんですが、説明が短すぎて理解できません。

誰かわかりやすく説明してください。お願いいたします

回答No.1

chiezo2005 · ベストアンサー

http://plaza.harmonix.ne.jp/~lifeplus/pict/radical.html#anchor17871753
のページに酸素の常磁性についてのわかりやすい絵があります。

これからエネルギーの高い軌道の2個の電子を取り去ったのが窒素分子ですので，
なぜ，窒素が磁性を持たないかわかると思います。

お礼

迅速な回答ありがとうございます

教えていただいたページと上の解答者様の解答を参考にすると

酸素原子は同じ方向のスピンの不対電子を2つ持つため、全スピン量子数は1となる。
酸素の電子の数は8個であるが、K殻が2個、L殻が8個のとき安定するため不対電子で共有結合をする。
このとき反結合性軌道(π*2p軌道)にスピンが平行になるように電子が入る(フント則より)。
このため電子スピン由来の磁性を持つ
また窒素は原子番号7なので電子の数が通常7個であり、すべてのスピンが打ち消しあっているため磁性を持たない。

こんな感じであっているのでしょうか。間違っているところや足りないところがあればご指摘くださいお願いします。

回答No.4

nananotanu

酸素分子の分子軌道の図だけで窒素分子も含めて議論すると、誤解を生じる
危険性があるので補足させていただきますネ。窒素分子と酸素分子では分子軌
道の順番が違って(入れ替わって)おり、そのことに気づかせることがこの(元の
ご質問中での)問題の趣旨です。
　物理化学や量子化学の本を見れば、大概載っておりますので、勉強してみて
ください。また、大学院入試用の問題集を参照するのも良いかもしれません(よ
く出される問題なので、必ず載っているはずです)。

回答No.3

chiezo2005

#1です。

ご理解であっていると思います。

お礼

再回答ありがとうございました

大変参考になりました、お二方ともありがとうございます
質問を締め切らせていただきます

回答No.2

noname#160321

通常の酸素分子は三重項状態にあります。
反結合軌道に電子がスピンが平行になるように(フント則)入っているためです。このため電子スピンに由来する磁性を持ちます。
このように反結合軌道が使われるため酸素は三重結合の窒素より結合一つ分弱くなり、二重結合と同じ結合強度になります。

お礼

ご解答ありがとうございます
下の解答者様のお礼に自分が理解できたと思われることを書きましたが、勉強不足にて間違っているかもしれません。
間違っているところや足りない部分があればご指摘ください。
お願いいたします。