【正确答案】B2:(1σg)2(1σu)2(1πu)2。1πu是正常的成键轨道,对键级贡献为1。由于1σg是强成键轨道而1σu是弱反键轨道,合在一起对键级净的贡献为0~1,所以B2的键级为1~2。1πu轨道上两个未成对电子,所以B2具有顺磁性。
C2:(1σg)2(1σu)2(1πu)4。和B2类似,1πu对键级贡献为2。1σg和1σu对键级的贡献为0~1,所以C2的键级为2~3。无未成对电子,逆磁。
N2:(1σg)2(1σu)2(1πu)4(2σg)2。和B2或C2相比,N2中出现了2σg弱成键轨道,它和弱反键轨道1σu对键级的贡献相互抵消。剩下的成键轨道1πg和1πu对键级的贡献为3,即N2的键级等于3。无未成对电子,逆磁。
O2:(σ2s)2(σ2s*)2(σ2pz)2(π2p)4(π2p*)2。O2中sp混杂不明显,成键和反键轨道均能保持经典形态。容易算出O2键级为2,有2个未成对电子,顺磁。
F2:(σ2s)2(σ2s*)2(σ2pz)2(π2p)4(π2p*)4。键级为1。无未成对电子,逆磁。
键能从小到大顺序:F2<B2<O2<C2<N2;键长从小到大顺序:N2<O2<C2<F2<B2。
【答案解析】本题考察同核双原子分子的价层电子排布、键级与磁性概念、键级与键能及键长的关系。解此类题需注意几点:①估计键级时要区分有明显sp混杂和无明显sp混杂两种情况;②注意π型轨道一般是两重简并的,所以当右上角的电子数为1~3时都有未成对电子。③键级与键能一般都能维持正比关系,但键级与键长却没有固定关系,因为键长还与原子半径有关。