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• 1、用分子轨道理论和价键理论解释氧分子为什么是顺磁性

用分子轨道理论和价键理论解释氧分子为什么是顺磁性

氧气分子中有单电子，所以是顺磁性。氧气分子，按照原子的成键规律，氧与氧之间是双键，但是实验测得氧气分子是顺磁性的，所以原子的成键规律也有一定的局限性，分子轨道理论与原子轨道理论相似，但是要复杂一些，分子轨道理论得到的氧气分子是含有1个σ键，两个π23（两中心三电子离域π键）。

总之，氧气分子的顺磁性是由于其价电子的自旋导致的，当外加磁场作用时，电子的能级分裂引起了磁矩的产生，使氧气分子表现出顺磁性。这个现象在物理学和化学中都具有重要的应用。

从原子结构来看，组成顺磁性物体的原子、离子或分子具有未被电子填满的内壳层，这类材料的原子、离子或分子中存在固有磁矩，因其相互作用远小于热运动能，磁矩的取向无规，使材料不能形成自发磁化。在经典理论中，磁矩在磁场中可取任意方向。所有这些材料中的原子或离子在磁场作用下所产生的磁矩都很小。

氧气分子的电子式需先理解其分子结构。氧气具有顺磁性，意味着分子内存在自由电子，这要求我们用分子轨道理论进行描述。两个氧原子通过sp轨道杂化形成分子轨道。其中，一个单电子填充至sp杂化轨道，形成一个σ键。另一个单电子填充至p轨道，形成π键。如此，氧气分子的电子式便得以构建。

然而，到了二十世纪四十年代，顺磁共振光谱的发现揭示了氧分子具有顺磁性，并证实了氧分子中有两个未成对电子。这表明双键结合的结构式并不符合实际情况。为了解释这一事实，价键理论承认了未成对电子的存在，并提出了氧分子由两个三电子键组成的结构式：O…O。

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