3. 有不成對電子的分子或原子稱為「自由基」，請問下列哪一個分子屬於 自由基？
(A) N₂
(B) NO
(C) H₂
(D) HCl

N原子序7(原子量的一半14/2)，電子排序為2、5

O原子序8(原子量的一半16/2)，電子排序為2、6

H原子序1，電子排序為1

Cl原子序17(原子量的一半約36/2)，電子排序為2、8、7

(A) N2 ：５＋５＝１0
(B) NO ：５＋６＝１１
(C) H2 ：１＋１＝２
(D) HCl：１＋７＝８

讓我們分析這道關於自由基的問題，找出哪個分子屬於自由基。

背景知識：
• 自由基（Free Radical）：指分子或原子中含有一個或多個不成對電子（unpaired electron）的物種。不成對電子使自由基具有高反應性。
• 判斷方法：檢查分子的電子結構，確定是否有不成對電子。
◦ 分子中的電子通常以成對形式存在於分子軌道中（滿足穩定性）。
◦ 若分子有奇數個電子，則必然有至少一個不成對電子，屬於自由基。

逐一檢視選項：
(A) ( \text{N}_2 )
• 電子數：
◦ 氮原子（N）有 7 個電子（原子序 7）。
◦ ( \text{N}_2 ) 有 ( 7 \times 2 = 14 ) 個電子（偶數）。
• 分子結構：
◦ ( \text{N}_2 ) 是三鍵結構（N≡N），每個氮原子有 1 對孤對電子，三鍵共用 6 個電子，總共填滿分子軌道，電子全部成對。
• 結論：無不成對電子，不是自由基。
(B) ( \text{NO} )
• 電子數：
◦ 氮（N）：7 個電子。
◦ 氧（O）：8 個電子（原子序 8）。
◦ ( \text{NO} ) 總共 ( 7 + 8 = 15 ) 個電子（奇數）。
• 分子結構：
◦ ( \text{NO} ) 是雙鍵結構（N=O），但有 15 個電子，無法全部成對。
◦ 根據分子軌道理論，( \text{NO} ) 的價電子（N: 5，O: 6，總共 11 個價電子）填充軌道後，最高 occupied 分子軌道（HOMO）中有一個不成對電子。
• 結論：有不成對電子，是自由基。
(C) ( \text{H}_2 )
• 電子數：
◦ 氫（H）：1 個電子。
◦ ( \text{H}_2 ) 有 ( 1 \times 2 = 2 ) 個電子（偶數）。
• 分子結構：
◦ ( \text{H}_2 ) 是單鍵（H–H），2 個電子形成共價鍵，全部成對。
• 結論：無不成對電子，不是自由基。
(D) ( \text{HCl} )
• 電子數：
◦ 氫（H）：1 個電子。
◦ 氯（Cl）：17 個電子（原子序 17）。
◦ ( \text{HCl} ) 總共 ( 1 + 17 = 18 ) 個電子（偶數）。
• 分子結構：
◦ ( \text{HCl} ) 是單鍵（H–Cl），氯原子有 3 對孤對電子，總共 8 個價電子（H: 1，Cl: 7），電子全部成對。
• 結論：無不成對電子，不是自由基。

結論：
• 只有 ( \text{NO} ) 具有奇數個電子（15 個），必然有不成對電子，是自由基。
正確答案：(B) ( \text{NO} )