一 原子的結構 ( 一 ) 原子理論演進 第一章 原子構造 年代學者理論內容 808 808 8 8 834 897 898 909 9 93 93 94 道耳吞 Dalton 給呂薩克 Gay-Lussac 亞佛加厥 Avogadrov 亞佛加厥 Avogadrov 法拉第 Faraday 湯木生 J.J.Thomson 湯木生 J.J.Thomson 密立根 Millikan 拉塞福 Rutherford 拉塞福 Rutherford 莫色勒 波耳 Bohr 海森堡 Heisenberg 原子說. 原子為組成物質的基本粒子, 不可分割. 相同元素的原子, 質量與性質相同 ; 不同元素的原子, 質量與性質不同 3. 不同元素的原子, 以簡單整數比結合為化合物 4. 化合物分解所得的原子與構成化合物的同種原子性質相同 氣體反應體積定律 #. 氣體發生反應時, 各氣體體積恆為簡單整數比 亞佛加厥定律 分子說 電解定律 電子荷質比 西瓜原子模型 #. 同溫 同壓下, 同體積的氣體含有相同分子數 #. 分子由原子組成, 為具有物質性質的基本粒子. 當電解同一物質時, 電極析出之質量與通入電量成正比. 以同一電量電解不同物質時, 各物質所析出質量與其化學當量成正比 #. 利用陰極射線管電子束與電場磁場關係測得電 e 8 子荷質比 =.76 0 C g m #. 原子內的電子, 好比西瓜內西瓜子散亂分布 電子電量 #. 利用油滴實驗, 測得電子電量 =.6 0-9 C 核原子模型 發現質子 建立原子序概念 氫原子模型 測不準原理 #. 以 α 粒子散射實驗, 發現帶正電的原子核存在 #. 以 α 粒子撞擊氮的原子核而發現質子 #. 陰極射線撞擊金屬所產生的 X-ray 頻率的平方根, 與元素原子序有線性關係. 電子在特定軌道上繞原子核作圓周運動, 不同軌道其能量高低互異, 以能階表示之. 在軌道上運動的電子不會放出電磁波 3. 電子由低能階躍遷至高能階時, 必需吸收能量 ; 反之, 則以光的形式放出能量 #. 建立 軌域 的概念 93 查兌克發現中子 #. 以 α 粒子撞擊鈹的原子核而發現中子
( 二 ) 電子的發現及其性質 陰極射線 () 裝置如圖.. 抽氣 圖.. 陰極射線管 () 當外加電壓達 5000~0000 伏特, 且管內氣壓降至 0-6 atm 時, 放出陰極射線 (3) 陰極射線的特性 : a. 直行性 陰極射線行進途中, 會受到障礙物阻擋而造成陰影 b. 粒子性 若於管內放置小風車, 則會受陰極射線撞擊而轉動 c. 陰電性 在放電管外加上電場, 陰極射線會偏向正極 外加磁場亦會偏轉 d. 不論陰極板 管內氣體或導線的材料為何, 所發射的陰極射線性質均相同 (4) 結論 a. 電子是所有原子共同的基本粒子之一 b. 電子電荷與其質量比值 ( 荷質比 油滴實驗 () 裝置如圖.. e ) 為.76 0 8 C g - m 正極 X-ray 噴霧器 油滴 光源 透鏡 顯微鏡 負極 圖.. 油滴實驗 ()Millikan 實驗發現, 每次油滴帶電量總是.60 0-9 庫侖的整數倍, 推測電的基本單位為.60 0-9 庫侖, 而電的基本粒子為電子, 故電子電荷為.60 0-9 庫侖 (3) 聯合湯木生荷質比與米立坎電荷值, 可計算出電子質量為 9.0 0-8 克 例. 某生進行油滴實驗, 測得五個油滴電量為 :.6 0-9 庫侖 3. 0-9 庫侖 6.4 0-9 庫侖 9.6 0-9 庫侖.8 0-8 庫侖 則電子電荷為 : (A) 3. 0-9 庫侖 (B).4 0-9 庫侖 (C).6 0-9 庫侖 (D) 8.0 0-0 庫侖 (E) 4.0 0-0 庫侖
( 三 ) 原子模型 α 粒子散射 4 + () 拉塞福利用 α 粒子 ( He ) 撞擊金箔, 實驗結果為 : a. 大部分 (99.9%)α 粒子通過金箔時均毫無偏差地穿透或些微偏離原路徑 b. 少數 α 粒子呈現大角度偏離原路徑 c. 極少數的 α 粒子甚至 80 反彈 () 推論 : a. 原子所占有的體積, 絕大部分為空虛的空間所組成 b. 原子中必有一個體積小體積小 質量大質量大且帶正電帶正電的物質 c. 核直徑約為原子直徑的 0-5 ~0-4 (3) 結論 : 原子的大部分質量集中在微小的 帶正電的物體裡 此物體位於原子的中心, 稱為原子核 在原子核的周圍, 分布著電子 電子的數目等於原子核的正電荷數目 質子的發現 () 拉塞福以 α 粒子撞擊氮的原子核而發現質子 核反應為 : 4 4 7 α + 7 N 8O + P () 質子質量約為電子的 840 倍, 帶.60 0-9 庫侖正電量 3 中子的發現 () 查兌克以 α 粒子撞擊鈹的原子核而發現中子 核反應為 : 4 9 α + 4 Be 6C + 0 n () 中子質量與質子相差無幾, 僅略大於質子 不帶電 例. 若 α 粒子散射實驗所用的金屬箔厚度為 0 3 個原子, 發現每十萬個 α 粒子中只有一個碰撞後被彈回來 若原子直徑為 0-0 m, 則原子核直徑約為? 例 3. 承上題, 若該金屬之密度為.5 g cm -3, 則其原子核的密度為? 3
4 同位素 () 湯木生使用質譜儀測量各元素之質量數, 發現同位素 B 氣態鉀離子 底片 39 K + 40 K + 4 K + 圖..3 質譜儀 () 如圖..3 所示, 得鉀元素有 3 種同位素, 並依各同位素在底片上感光的強度計算出相對 含量百分比, 如下表 : 同位素 質量 含量百分比 39 K 38.9637amu 93.58% 40 K 38.9640amu 0.07% 4 K 40.868amu 6.730% (3) 則, 鉀元素的平均原子量為 M = 38.9637 93.58% + 38.9640 0.07% + 40.868 6.730% = 39.089 例 4. 已知硼原子的質量為 0.8amu, 硼原子乃由原子量為 0.0 的 0 B 與原子量為.0 的 B 兩種同位素所組成, 則 0 B 所佔硼原子的百分率為?(90 日 ) (A) 0% (B) 30% (C) 70% (D) 80% 例 5. 某氣體元素在質譜儀中產生 M + + 及 M 陽離子, 其譜線如右下圖 已知暗度比 c:d:e = 6:8: 則 () 該元素有幾種同位素? () 暗度比 a:b =? (3) 若譜線 b 質量數為 6, 又某元素原子量為 4.4, 則譜線 a 的質量數為? a b c d e 4
例 6. 氯有二種同位素, 其質量數為 35 與 37, 而氯的原子量為 35.5 則何者不為氯分子的質量? (A) 70 (B) 7 (C) 7 (D) 73 (E) 74 例 7. 某 M + 之荷質比為 8.04 0 3 C g -, 則 M 的原子量為? 練習 一 單選題 :. 以下那幾種實驗的結果組合後可以決定電子質量? 甲 : 拉塞福 α 粒子散射乙 : 侖琴的 X 射線實驗丙 : 湯木生的陰極射線丁 : 米立坎的油滴實驗 (A) 甲 乙 丙 (B) 甲 丙 丁 (C) 甲 乙 (D) 丙 丁. 有關原子結構的發展, 下列敘述何項錯誤? (A) 湯木生發現電子, 提出核原子模型 (B) 查兌 克用 α 射線撞擊鈹原子, 發現中子 (C) 波耳提出電子能量的量子化 (D) 米立坎利用油滴實驗 測出電子電荷 3. 某一金屬陽離子 M 3+, 已知它具有 8 個電子, 且質量數為 70, 則下列敘述何項錯誤? (A)M 原子序為 8 (B)M 之原子核電荷為 +3 (C)M 之原子核中其中子數為 39 (D)M 之原子核中 其質子數為 3 4. 荷質比為粒子電荷量與質量的比值之絕對值, 下列何種粒子具有最大的荷質比? (A) 電子 (B) 質子 (C) 中子 (D)α 粒子 5. 拉塞福用 α 粒子射向金箔, 發現 (A) 大部分的粒子被偏轉了 (B) 少部分粒子被偏轉, 但偏轉 的程度很小 (C) 大部分粒子被偏轉, 但偏轉程度很小 (D) 很少的粒子被偏轉, 但偏轉的角度 很大 6. 從米立坎油滴實驗中, 觀察到的油滴電量有下列五種 :9.60 0 0.44 0 9.88 0 9 3.84 0 9 4.3 0 9 e.s.u.( 靜電單位 ) 若另一油滴之電量為 5.76 0 9 e.s.u., 則該油滴最少 附有多少個電子? (A) (B)4 (C)6 (D) 二 多選題 : 7. 關於陰極射線的敘述, 何者正確? (A) 在磁場中不偏折 (B) 在電場中向正極偏折 (C) 可被 金屬截成投影 (D) 具有動能的粒子 (E) 為電磁波 5
8. 有關原子結構的下列各項敘述何者正確? (A) 原子由電子 質子及中子三種基本粒子所構成 (B) 原子的質量平均分布於整個原子 (C) 原子核帶正電荷 (D) 電子占有原子大部分的質量 (E) 原子核的體積約為原子體積之 0-8 倍 9. 碳有 3 種同位素 :C- C-3 C-4, 它們三個具有相同的 (A) 電子組態 (B) 物理性質 (C) 化學性質 (D) 質子數 (E) 中子數 0. 有關拉塞福原子核存在的實驗, 下列敘述何者正確? (A) 拉塞福以陰極射線撞擊金屬箔 (B) 他發現絕大部分用來撞擊的粒子, 皆直穿金屬箔, 只有少數有大的散射角被偏折 (C) 他的實驗顯示湯木生原子模型 ( 西瓜模型 ) 與實驗結果不符 (D) 拉塞福證實原子核是帶正電荷, 並且是原子絕大部分質量集中所在 (E) 拉塞福發現了中子的存在. 有關陰極射線的敘述, 下列那些是正確的? (A) 陰極射線由陽極發出, 往陰極加速飛行 (B) 陰極射線會受到電場的吸引而向陽極偏轉 (C) 陰極射線會受到磁場的影響, 飛行路徑產生變化 (D) 不論使用何種金屬當陰極, 所產生射線的性質均相同 (E) 陰極射線具有粒子的性質, 可由陰極射線管的實驗測得此粒子的質量 三 非選題 :. α 粒子為帶二個正電荷的氦離子,α 粒子的荷質比為 庫侖 / 仟克 ( 原子量 :He =4) 二 原子軌域與能階 ( 一 ) 氫原子光譜 光的性質性質 波動性 粒子性 波粒二象性 8 數學式 c = ν λ = 3 0 ms E = h ν h = 6.66 0 34 J s hc E = λ 電磁波 6
種類 無線電波 微波 紅外光 可見光 紫外光 x- 射線 γ- 射線宇宙射線 能量 低 高 頻率 小 大 波長 長 短 可見光波長範圍 :400nm~750nm 例. 波長為 5000Å 之電磁波, 其 () 頻率 =?Hz 與 () 能量 =?kj mol - 3 氫原子光譜 () 裝置 n= n=4 n=3 n= 700nm 紅 400nm 紫 含氫放電管 狹縫 n= 三稜鏡 () 特性 a. 非連續或線性光譜 即譜線只在特定頻率出現, 明暗相間 b. 分五個系列譜線, 頻率由高至低為來曼系來曼系 巴耳曼系巴耳曼系 帕申系帕申系 布拉克系布拉克系與佈芬土系佈芬土系 c. 同系列譜線間隔隨著頻率增加而減小 d. 譜線頻率的規律性, 可以數學式表示 : ν = R s n 5 = 3.89 0 其中雷德堡常數 R L nh 7
4 波耳氫原子理論 () 拉塞福原子模型的困難 a. 根據古典物理之理論, 電子做加速度運動時, 必放出能量, 電子能階漸低, 最終墜入原子核中, 使原子毀滅 b. 電子墜入原子核為連續過程, 放出連續光譜 () 波耳的假設 a. 氫原子的電子只能在離開原子之特定距離的軌道上做圓周運動, 並具有一特定的能量 其能量的高低以能階能量的高低以能階表示, 由低而高分別為符號 K L M N 或主量子數 n= 3 4 表示 b. 在特定軌道上運行的電子, 具有特定能量而不放出電磁波 c. 氫原子在正常狀態, 其電子在最低能階 (n=) 時, 稱為基態 (ground state); 若電子獲得能量躍遷至較高能階 (n= 3 4 ) 時, 稱為激發態激發態或受激態 (excited state) d. 電子由較高能階降至較低能階時, 以電磁波電磁波形式放出能量, 而產生光譜 (3) 氫原子的能階 a. 使氣態原子的電子, 由基態移至無窮遠處所需的能量, 稱為游離能 (ionization energy)e I 氫原子的游離能 :H (g) H + (g) + e - E I =.79 0-8 J b. 對於任一能階 (n) 的能量 En, 與其能階平方成反比 其數學式表示為 : En En E I n = n c. 當電子能階發生變化 ( 由 n i 移至 n f ) 時, 其能量變化 ( E) 等於兩能階能量差 其數學式為 : E = En f Eni = EI n f ni 5 類氫原子的能階( 補充資料 ) 類似氫原子的離子, 即單電子離子, 如 :He + Li + 等, 其能階能量與原子序平方成正比, 與主量子數平方成反比主量子數平方成反比 數學式為 : Z n Z n En En = E I 其中 EI 為氫原子游離能 8
例. 某氣體吸收波長為 3000Å 之紫外光後, 放出兩個光子回到最初狀態 若其中一光子波長為 7600Å, 則另一光子波長為? 例 3. 氫原子游離能為.79 0-8 J, 則游離每莫耳氫原子電子所需能量為多少 KJ mol -? 又為多少 Kcal mol -? 例 4. 計算下列氫原子電子能階轉移時之能量變化? () n= n= () n= n= (3) n=4 n= 例 5. 探討來曼系第一條 第二條譜線與巴耳曼系第一條譜線, 三者能量 頻率與波長的關係? 例 6. 已知來曼系光譜中, 最長的波長為.5nm, 則巴耳最系列中, 最短的波長為? 9
例 7. 探討雷得堡常數 (R / s - ) 與蒲朗克常數 (h / KJ s mol - ) 的關係? 例 8. 氫原子光譜中, 巴耳曼系最低頻譜線與來曼系最低頻譜線之下列比例為何? () 能量 () 頻率 (3) 波長 ( 二 ) 軌域 波耳氫原子模型的缺點 () 只適用於單電子原子或離子 () 行星模型為二度空間 ( 軌道 ) 扁平狀, 但氫原子為三度空間球狀 量子力學的原子模型 () 電子的二象性電子本身具有粒子性, 而在高速運動時有繞射現象, 又具有波動性波動性 () 測不準原理不可能同時 精確地測得高速粒子的位置與速度 亦即電子實際運行的軌道不可測, 只能預測其可能出現的空間 (3) 軌域在原子核附近, 電子出現機率 ( 電子雲 ) 最大的區域, 稱為軌域軌域 一般為電子雲 95% 之區域代表原子的軌域 ( 三 ) 量子力學 量子數量子力學的波動模型中, 電子的運動視為物質波, 可以波動方程式來描述 欲獲得該方程式的解, 需要有三個參數, 稱為量子數 所得的波函數, 即為軌域 三個量子數分別為主量子數 (n) 角量子數 (l) 與磁量子數 (m l ) 0
主量子數 (n) n=,,3 角量子數 (l) l=0, n- 軌域符號 磁量子數 (m l ) m l =-l,-l+ 0,, l-, l 0 s 0 3 4 0 s 0 p -, 0, 3 0 s 0 p -, 0, 3 d -, -, 0,, 5 0 s 0 軌域數 p -, 0, 3 d -, -, 0,, 5 3 f -3, -, -, 0,,, 3 7 軌域總數 4 9 6 旋量子數 (m s ) m s = ± 容納電子總數 ± ± 8 ± 8 ± 3 當主量子數為 n 時, 該主層有 n 種軌域,n 個軌域, 最多可容納 n 個電子 軌域種類 形狀與特性 ()s 軌域 a. 每一個主層都有 個 s 軌域 b. 呈對稱球形球形分布, 不具方向性 ()p 軌域 a. 主量子數 n 大於 以上時, 每一主層有 3 個 p 軌域 b. 延座標軸 (x y z) 分布, 呈啞鈴形, 具有方向性, 分別為 p x p y p z (3)d 軌域 a. 主量子數 n 大於 3 以上時, 每一主層有 5 個 d 軌域 b. 呈雙啞鈴形, 具有方向性, 分別為 d d d d d (4)f 軌域 a. 主量子數 n 大於 4 以上時, 每一主層有 7 個 f 軌域 b. 具有方向性 xy yz zx x y z 例 9. 下列何種原子軌域不存在? (A) 3f (B) 3d (C) 8s (D) p (E) d
例 0. 若原子核座標為 (0,0,0), 且 s 軌域的電子出現在 (0,a,0) 的機率為.0 0-5, 則在 (a,0,0) 處發現 s 軌域電子出現的機率為? (A) 0 (B).0 0-5 (C).0 0-5 (D).0 例. 已知氫原子的游離能為 3 KJ mol - 則氫原子具有 -8 KJ mol - 之能階的副層軌域種類與個數分別為? 練習 一 單選題. 氫原子光譜中紫外光區第二條明線, 與可見光區第一條明線頻率比為多少? (A)6:3 (B)7:5 (C)36:5 (D)3:5. 氫原子中之電子, 從 n=4 能階降落, 可能產生幾條不同頻率之輻射線? (A)3 (B)4 (C)5 (D)6 條 3. 設氫原子能階圖如下 :(au 為任意設定之能量單位 ) () n=3 之電子提升至 n=, 所需能量為若干 au? (A)54 (B)96 (C)6 (D)4 () 使 n=4 之電子下降至 n= 時, 所放出能量為若干 au? (A)648 (B)0 (C)6 (D)8 4. 主量子數 n 為 3, 角量子數 l 為 之原子軌域為何? (A)3d (B)3p (C)p (D)3s 5. 主量子數 n=4 的能階 ( 包含 4s 4p 4d 4f), 其電子最大容量為多少? (A)8 (B)6 (C)3 (D)64 6. s 和 s 表示的意義, 相同點與不相同點是 (A)s 表示 個球形電子雲,s 表示 個球形電子雲 (B)s 表示有 個 s 副殼層,s 表示有 個 s 副殼層 (C) 它們都是 s 副殼層, 電子雲都是球形, 只是個數不同 (D) 電子雲都是球形, 電子殼層不同 7. 設原子核位在 x=y=z=0 之座標上, 若 P x 軌域電子出現在 x=a,y=z=0 處的機率為.0 0 5, 則在 x=z=0,y=a 處 P x 軌域電子出現的機率若干? (A)00 (B) 0 5 (C) (D)0 8. 波長 6500Å 之紅光 5.7 莫耳被葉綠素吸收時, 植物可經光合作用生成一莫耳葡萄糖 合成一莫耳葡萄糖所需之反應熱約為 (A)0.69 仟卡 (B)6900 仟卡 (C)6.9 仟卡 (D)690 仟卡 二 多選題 9. 波耳的氫原子理論, 引用了下列何種假設? (A) 電子圍繞原子核運行, 如同行星繞著太陽 (B) 電子的圓周運動, 其向心力是源於電子與原子核之間的庫侖作用力 (C) 電子在核外做加速度運
動, 必輻射能量 (D) 對同一 n 值的各軌域的能量,s=p=d=f (E) 電子可以吸收任意波長的光, 躍遷到不同之軌道 0. 下列有關電子和原子的敘述, 何者正確? (A) 由陰極射線的實驗結果推定電子為原子所含的基本粒子 (B) 由原子放射光譜譜線顯示原子內的電子能階不具連續性 (C) 氫原子的主殼層的第 N 層, 具有 4 種軌域 (D) 同一族中, 價電子的主量子數愈大, 原子半徑也愈大 (E) 根據波耳原子理論, 電子由一能階轉移到另一距原子核較遠的能階時會釋放能量. 下列關於 s 軌域的敘述何者正確? (A) 主量子數愈大,s 軌域半徑愈大 (B) 每一主層只有 個 s 軌域 (C) 為球形對稱 (D) 與原子核等距離的各點, 電子出現的機率相同 (E) 電子運行於圓形的軌道上. 下列關於軌域之問題何者正確? (A) 各 n 值均有一球形對稱之軌域, 稱為 ns 軌域,n 越大, ns 軌域之電子距核越遠 (B) 主量子數 n 之軌域總數為 n 個 (C) 氫原子同一 n 值之軌域, 能量相同 (D) 多電子原子之軌域能量 p<3s<3d<4s (E)p 軌域的電子分布機率與其在空間的方向無關 3. 下列有關原子結構的敘述何者正確? (A) 依據量子力學, 我們無法知道電子在氫原子內運行 的軌跡 (B) n 為主量子數, 對每一個 n 值而言, 有 n 個原子軌域 (C)s 軌域呈球形對稱分布 (D) p 軌域具有方向性 (E) 罕德定則是指同一軌域中的兩個電子自旋方向必相反 4. 依現代原子模型, 描述原子結構時, 下列敘述哪些正確? (A)n 愈大, 軌域的範圍愈大 (B) 副殼層能量大小順序為 :4s>4p>4d>4f (C)n=3 的主層中, 共含有 6 個軌域 (D)n=3 的主層中, 最多可容納 8 個電子 5. 下列有關電子的量子數表示法, 何者錯誤?(n,l,m l,m s ) 依次為 (A)(,,, ) (B)(3,,,) (C)(3,,, ) (D)(3,,0, ) 6. 有關 p 軌域之下列各項敘述何者正確? (A) 其副量子數 l 值為 (B) 呈啞鈴形 (C) 有 p x p y p z 三個軌域 (D) 最多可容納 6 個電子 (E) 每一 n 值的主層均有 p 軌域 7. 下列有關軌域的敘述何者正確? (A) 罕德定則是指同一軌域中的兩個電子自旋方向必相反 (B) 在 n=3 的軌域中最多可容納 8 個電子 (C)p 軌域的角量子數為 (D)s 軌域呈對稱分布 (E) 量子力學的原子理論中引用了三個量子數 (n,l,m l ) 來描述一個軌域 8. 下列有關原子軌域的敘述, 何者正確? (A) 氫原子的 3s 軌域能量較 3p 軌域能量低 (B) 鋰原子的 s 與 5s 軌域皆為球形分布 (C) 基態碳原子的 p 軌域有兩個未成對電子 (D) 主層 n=4 的原子軌域最多可容納 4 個電子 (E) 相對於 s 軌域,s 軌域電子出現機率最大的地方離開原子核較遠 三 非選題 9. 如果下圖是氫原子在可見光區的譜線, 則來曼系及帕申系的譜線應各出現在何區? ( 填 A 區 可見光區 B 區 ) 3
0. 使氯分子解離成氯原子所需要的能量為 43 kj/mol, 則至少須照射多少波長的光才可使氯分子 分解為氯原子?(h = 6.66 0-34 J.s/ 光子 ) 三 電子組態 ( 一 ) 電子能階的高低 單電子原子或離子 () 能階由主量子數 n 決定, 無角量子數 l 無關 n 值愈大, 能階愈高 () 能階高低順序 : s < s = p < 3s = 3p = 3d < 4s = 4p = 4d = 4f 多電子原子 () 能階由主量子數 n 與角量子數 l 決定 a. n+l 愈大, 能階愈高 b. n+l 相同時,n 值愈大, 能階愈高 () 能階高低順序 : s < s < p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s 4
( 二 ) 電子組態一個原子的電子占有軌域的排列方式, 稱為該原子的電子組態 原子於基態時的電子組態, 應遵循三個原則 : 構築原理(aufbau principle) 電子由較低能階到較高能階的順序進入軌域 庖利不相容原理(Pauli exclusion priciple) 一個軌域只能容納二個自旋方向相反二個自旋方向相反的電子 3 罕德規則 (Hund s rule) 數個電子要進入同能階的同型態軌域時, 電子先分別以相同的自旋方向進入各軌域, 俟各軌 域均有一個電子時, 才允許第二個自旋方向相反的電子進入而成對 a. 原子不論基態或激發態都要遵循庖利不相容原理, 違反庖利不相容原理的電子組態不存在 b. 基態原子之電子組態不能違反罕德規則與構築原理, 否則為激發態 例如 8O: s s px py pz 正確與否 說 明 正確 基態 正確 但違反罕德規則, 屬於激發態 正確 但違反構築原理, 屬於激發態 錯誤 違反庖利不相容原理 錯誤 違反庖利不相容原理 例. 下列何者違反罕德規則? (A) p x p y p z (B) p x p 0 y p z (C) p x p y 0 p z (D) p x p y p z (E) p x p y 0 p z 0 例. 寫出下列各原子的基態電子組態 : () 6 C () 0 Ne (3) Mg (4) 7 Cl (5) 8 Ar (6) Sc (7) 4 Cr (8) 5 Mn (9) 9 Cu (0) 30 Zn 5
( 三 ) 離子的電子組態 陽離子 原子失去最外層電子,n 最高者先失去,n 值相同時, 再將 l 值較高者移去 陰離子 依電子組態規律性, 繼續填入電子形成陰離子 例 3. 寫出下列各離子的電子組態 : () 0 Ca + () 4 Cr 3+ (3) 6 Fe 3+ (4) 9 Cu + (5) 9 Cu + (6) 7 Cl - (7) 8 O - 例 4. 某元素正二價的價電子組態為 3d 9, 則該元素的原子序為? 例 5. 下列各原子的基態電子組態, 何者最外層的電子組態為 ns? (A) Cs (B) Cr (C) Cu (D) V (E) Sc (F) Na (G) K (H) H (I) Cl (J) O 練習 一 單選題. 下列敘述, 何者為 庖立不相容原理? (A) p 軌域的電子出現於以原子核為中心的左右 上下或前後的空間, 分別為 x y z 三個互相垂直的軸, 呈啞鈴狀分佈 (B) 多電子原子的基態電子組態, 由較低能階到較高能階的順序進入軌域 (C) 數個電子要進入同能階的同形軌域時, 電子先分別進入不同方位的軌域而不成對, 等各軌域均有一個電子時, 才允許自轉方向相反之電子進入而成對 (D) 同一軌域內的兩個電子自轉方向必相反. 多電子原子和氫原子之能量比較何項均正確? (A)s>3s (B)p>s (C)4s>3d (D)4p>3d (E)3d=3p 6
3. 某原子基態的電子組態最高能量的軌域及所含電子數為 3d 8, 則該原子的原子序為 (A) (B)4 (C)6 (D)8 4. 下列各組基態中, 其電子組態不相同者是 (A) Sc 3+,Ar (B) Cr,Co 3+ (C) Fe 3+,Mn + (D) Cu +,Zn + 5. 下列各基態中性原子何者具有最多半填滿軌域? (A)Cl (B)C (C)Fe (D)Cr 6. 某多電子原子之最後一電子之四種量子數為 n=4,l =,m=0,s=- (m s 均以正號為先 ), 則此元素之原子序為 (A)9 (B)0 (C)33 (D)35 7. 若 m s 由 + 而 填充電子, 則最後電子之四個量子數 n = 3,l =,m = +,s = 之元素為 (A)P (B)Cl (C)Si (D)S 8. 下列哪一個示意圖是基態鉻原子的電子組態? (A) (B) (C) (D) (E) 二 多選題 9. 下列電子組態何者可能存在? (A)s s p 5 (B)s s p 6 3s 3d 5 (C)s s p 7 (D)s s p 6 3s 3d 4s (E)s s 3 0. 下列各原子或離子中, 那些具有相同的電子組態? (A)Ca + (B)Ar (C)Cl (D)Si (E)Na +. 以下的電子組態, 何者屬於激發狀態? (A)s s p (B)s s (C)s 3d (D)s s p 6 3s (E)s s p 6. 某中性原子之電子組態為 s s p 5 3s, 則下列敘述, 那些是正確的? (A) 此原子之原子序為 0 (B) 此種組態並非最安定者 (C) 此原子應獲得能量, 變為 s s p 6 組態 (D) 此原子的 s 和 s 軌域, 均已填滿電子 (E) 此原子為金屬原子 3. 下列的電子組態示意圖中何者不可能存在? (A) (B) s s p s s p (C) (D) s s p s s p (E) s s p 4. 下列哪幾種氣態原子或離子在安定的電子組態中, 有不成對電子存在? (A)Si (B)Mg (C)N + (D)Na (E)O + 5. 下列哪幾種氣態原子或離子在基態之電子組態中, 有不成對電子存在? (A)Sc 3+ (B)N + (C)Mg (D)Li (E)Cr 3+ 6. 對多電子原子而言, 下列軌域能量的大小, 何項正確? (A)5s>5p (B)6s>5p (C)6p>5f (D)6d>6f (E)7s>6p 7. 下列有關電子的量子數表示法, 何者錯誤?(n,l,m l,m s ) 依次為 7
(A)(,,, ) (B)(3,,,) (C)(3,,, ) (D)(3,,0, ) 8. 下列粒子何者處於激發態? (A) Be:s s (B) C:s s p x [Ar]3d 8 4s 4p (E) Sc:[Ar]3d 4s 三 非選題 9. 下列各元素以 A B C 表示, 其中性原子之電子組態如下 : A:s p B:s s p C:s s d D:s s p 3 3d E:s s 3 F:s s p 7 G:s s p 3 H:s s p x p y p z 0 () 是激發態者為 () 是基態者為 (3) 寫法不合理者為 四 週期表 (C) Cr:[Ar]3d 4 4s (D) Zn: ( 一 ) 電子組態與週期表的關係, 及其週期性 ⅠA H ⅡA 3 ⅢA 4 ⅣA 5 ⅤA 6 ⅥA Li Be B C N O F Na Mg 3 ⅢB 4 ⅣB 5 ⅤB 6 ⅥB K Ca Sc Ti V Cr 7 ⅦB Mn 8 ⅧB 9 ⅧB 0 ⅧB ⅠB ⅡB Al Si P S 7 ⅦA Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Cs Fr Ba Ra 鑭系錒系 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Cl 8 ⅧA He 0 Ne 8 Ar 36 Kr 54 Xe Rf Db Sg Bh Hs Mt 0 4 6 8 86 Rn La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 門得列夫的週期表係依原子量大小順序排列 現今的週期表則依原子序原子序大小排列 週期: 週期表中每一橫列稱為列或週期, 同週期的元素, 其性質成週期性變化 8
3 族: 週期表的縱行稱為行或族, 同族的元素具有類似性質 4 主族元(A 族 ) 素 : 週期表上第 3 4 5 6 7 8 族, 其價電子填入 s 及 p 軌域, 因每族之間性質有顯著差異, 又稱為典型元素典型元素或 A 族元素 5 過渡元素: 第四週期開始, 電子填滿 ns 軌域後, 填入能量較高的 (n-)d 軌域, 為週期表的第 3~ 族, 稱為過渡元素過渡元素或 B 族元素 6 內過渡元素: 第六週期起, 電子填入 f 軌域, 稱為內過渡元素, 包含鑭系與錒系元素 ( 二 ) 元素的分類與通性 依元素的一般性質, 可以區分為金屬 非金屬與類金屬 () 金屬 : a. 具有金屬光澤, 良好的延展性 b. 電 熱良導體熱良導體 溫度愈高, 導電性愈差 c. 失去電子的傾向大, 易形成陽離子 d. 氧化物溶於水, 呈鹼性 e. 兩性元素 (Be Al Cr Sn Pb Zn Ga) 可溶於強酸, 亦可溶於強鹼 () 非金屬 : a. 不良的電 熱導體 石墨除外 b. 得到電子的傾向大, 易形成陰離子 c. 氧化物溶於水, 呈酸性 (3) 類金屬 : a. 導電性介於金屬與非金屬之間 溫度愈高, 導電性愈好 b. 於類金屬中添加少量物質, 可增加導電度 c. 添加第 3 族, 形成 P 型半導體 ; 添加第 5 族, 形成 N 型半導體 依各族的性質亦可分類, 簡述如下, 詳述於第七章 () 惰性氣體 (noble gas) a. 週期表第 8 族 (ⅧA 族 ), 包括 He Ne Ar Kr Xe Rn b. 除了氦的電子組態為 s 外, 其他惰性氣體的價電子組態都是 ns np 6 c. 因為價軌域填滿, 是最安定的電子組態, 極不易與其他元素化合 d. 均為單原子的氣體分子單原子的氣體分子 () 鹼金屬 (alkali metal) 9
a. 包括 Li Na K Rb Cs Fr b. 價電子組態 ns, 易失去 個電子, 形成 + 價陽離子 化學性質活潑, 還原力大 c. 與非金屬元素 H, 合稱第 族 (ⅠA 族 ) (3) 鹵素 (halogen) a. 週基表第 7 族 (ⅦA 族 ), 包括 F Cl Br I At b. 價電子組態 ns np 5, 易得到 個電子, 形成 - 價陰離子 化學性質活發, 氧化力大 c. 為雙原子分子 ( 三 ) 週期表的應用 了解各元素的物理及化學性質的趨勢 預測未知的元素的存在與特性 例如週期表第七列最後一個元素, 原子序應為 8, 其性質 與惰性氣體的氡相似, 具有放射性 例. 中性原子 A B C D 的電子組態分別為 s s p 6 3s 3p 6 ;s s p 4 ;s s ;s s p 6 3s 3p 4 則屬於同族元素的為? 例. 某元素原子序為 4, 則其最外層的電子組態為? 例 3. 元素 Fr 的原子序為 87, 則第八列與 Fr 同族的元素之原子序為? 例 4. 下列何組不是同一族的元素 (A)3,3,49 (B)6,4,56 (C),38,56 (D)8,46,78? 練習 一 單選題. 下列元素中何者最易獲得電子? (A)Mg (B)Al (C)F (D)Ne. 同族元素由上而下, 哪一項敘述錯誤? 0
(A) 原子序漸大 (B) 原子半徑漸大 (C) 價電子漸多 (D) 已填滿之軌域漸多 3. 第三列元素為 VA 族的原子之價電子組態為 (A)s p 5 (B)3s 3p 5 (C)s p 3 (D)3s 3p 3 4. 原子序 3 之元素和下列何者化學性質最為相似? (A) 30 Zn (B) 4 Si (C) 3 Al (D) 0 Ca 5. 某元素在週期表 Ⅲ A 族, 其形成陽離子時含有 8 個電子, 已知質量數為 70, 此元素中含有中 子個數為 (A)45 (B)4 (C)39 (D)3 二 多選題 6. 就週期表的排列, 可將元素分類為主族 過渡及內過渡等元素, 下列各相關敘述何項正確? (A) 鈍氣是屬於主族元素 (B) 主族元素是最外層軌域 ns np 未填滿或剛填滿 (C) 過渡元素是 最外層軌域 ns 填滿後, 正在填 (n-)d 或剛填滿 (D) 類金屬是屬於過渡元素 (E) 過渡元素均 為金屬 7. 下列何者是同族元素? (A)s s p 6 3s 3p 6 (B)s s (C)s s p 6 3s 3p 6 3d 0 4s (D)s (E)s s p 6 3s 3p 6 3d 5 4s 8. 相同週期的元素, 其原子序增加會有哪些變化? (A) 金屬性增加 (B) 非金屬性增加 (C) 形 成陽離子的傾向增大 (D) 價電子數增加 (E) 鹼性增加 9. 新發現元素, 原子序 7, 應屬於 (A)IA 族 (B)Ⅶ 族 (C) 第六列元素 (D) 第七列元素 (E) 典型元素 0. 根據目前所普遍被接受的週期表來預測尚未發現的超鈾元素, 則有關週期表第七列最右一個元素的敘述, 何者正確? (A) 其性質與鈾相似 (B) 其價電子的電子組態應為 7s 7p 6 (C) 應屬不 具放射性的惰性氣體 (D) 中性原子的電子數為 6 (E) 其正二價離子的質子數為 8. 由相鄰鈍氣電子數差, 可以推測 (A) 第七週期可能有 3 個元素 (B) 若有第八週期鈍氣, 其 原子序為 68 (C) 若有第八週期, 則此週期可能有 50 個元素 (D) 第 9 號新元素的最後一個 電子應填入 8s 軌域 (E) 第 04 號元素其電子組態可能為 Rn 5f 4 6d 7s 三 非選題. 下圖為週期表略圖, 試指出下列各佔有哪些領域?( 標出 A B C D E F G) () 金屬 : () 典型元素 : (3) 惰性氣體 : (4) 過渡元素 : (5) 內過渡元素 : 3. 下表是元素週期表的一部分 :
自表中所示 ~, 選出適合於下列 ()~(8) 各題的元素, 以化學符號作答 : () 容易形成二價負離子, 其電子組態與 Ar 的電子組態相同的元素符號為何? () 主量子數 n=3 而有二個價電子的元素符號為何? (3) 在常溫常壓下為液體的鹵素, 其元素符號為何? (4) 電子組態為 [Ar 電子殼 ]3d 0 4s 的元素符號為何? (5) 元素 與元素, 何者為非金屬? 寫出其元素符號 (6) 第三列元素中, 何元素其氫化物的水溶液呈弱酸性? 寫出其元素符號 (7) 第三列元素中, 形成兩性氫氧化物的元素符號為何? (8) 第二列元素中, 其氫化物有一對未共用電子對的元素符號為何? 五 元素性質 ( 一 ) 游離能 (IE) 定義: 使氣態氣態原子的最外層電子, 自基態移至無窮遠處所需的能量 移去第一個電子所需能量稱為第一游離能,IE M (g) + + IE M (g) 移去第二個電子所需能量稱為第二游離能,IE + M (g) + + IE M (g) 移去第三個電子所需能量稱為第三游離能,IE 3 + M (g) + 3+ IE 3 M (g) + e - + e - + e - 游離能的測定 () 在陰極射線管中, 裝入少量待測的氣態元素, 如圖.5. 所示 逐漸調高電壓, 同時紀錄電流變化, 如圖.5. 所示 () 以氫原子為例, 外加電壓小於 3.6 伏特時, 電流變化不大 ; 直至電壓等於 3.6 伏特, 發現電流急劇增加 這是因為氫原子的電子產生游離現象, 使電流陡增 (3) 因此, 氫原子的游離能為 3.6 ev = 3.6 (.6 0-9 ) J/ 個 =.8 0-8 J/ 個 A 直流電源 電流 3.6 電壓 (V) 圖.5. 游離能測定裝置圖.5. 氫原子之測定紀錄 3 影響游離能大小的因素 () 原子半徑原子半徑愈大, 電子距離原子核愈遠, 游離能愈小
例如 : Li Na K Rb Cs Fr 原子半徑 小 大 游離能 大 小 () 核電荷 核電荷愈大, 對電子的束縛力愈大, 游離能愈大 例如 : Na Mg 核電荷 小 大 游離能 小 大 (3) 遮蔽效應內層電子數愈多, 原子核對外層電子的束縛力愈小, 游離能愈小 例如 : Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 內層電子數少 多 游離能 遮蔽效應抵消核電荷之增加, 游離能變化不明顯 (4) 電子組態 電子組態愈安定者, 其游離能愈大 例如 : ⅡA ⅢA ⅤA ⅥA 電子組態 s 軌域全滿 ns np 電子組態 p 軌域半滿 ns np 4 游離能 ⅡA > ⅢA 游離能 ⅤA > ⅥA 4 游離能與週期表的關係 () 元素之各級游離能 原子序 ~8 號元素之各級游離能, 如表.5. 所示 表.5. 元素之各級游離能 (KJ mol - ) 原子序 元素 IE IE IE 3 IE 4 IE 5 IE 6 H 3 He 36 549 3 Li 50 796 80 3
4 Be 899 757 4840 000 5 B 800 46 3659 500 380 6 C 086 35 469 6 3780 4760 7 N 40 855 4576 747 944 5350 8 O 33 3387 595 7467 0990 330 9 F 680 3375 6044 8407 00 560 0 Ne 080 396 630 9360 90 540 Na 496 4563 699 9540 3350 6000 Mg 738 450 773 0540 3630 7990 3 Al 577 86 744 570 4840 8370 4 Si 786 576 33 4354 6090 9790 5 P 0 90 909 4955 67 70 6 S 999 60 3400 4563 6990 8493 7 Cl 55 300 3850 560 6540 9330 8 Ar 50 665 3950 5769 700 880 () 原子序與第一游離能 根據表.5. 所列資料, 繪製原子序與第一游離能關係, 如圖.5.3 所示 第一週期 第 二 週 期 第 三 週 期 500 He 000 Ne 500 000 500 H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl Ar 0 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 圖.5.3 原子序與第一游離能關係圖 5 討論 () 利用元素各級游離能的變化, 可以推測該元素之價電子數 ⅠA 族 :IE << IE ⅡA 族 :IE <IE << IE 3 ⅢA 族 :IE <IE <IE 3 << IE 4 () 游離能存在特殊的規律性 ⅡA E /E ⅢA E 3 /E.5 4
Be 757/899 =.95 B 3659/46 =.5 Mg 450/738 =.97 Al 744/86 =.5 Ca 5/59 =.94 Ga 974/987 =.5 Sr 067/550 =.94 In 77/87 =.5 Ba 983/504 =.93 Tl 885/978 =.5 (3) 類氫原子的游離能 = 3 ( 原子序 ) KJ mol - 類氫原子 游離能 (KJ mol - ) H 3 He + 3 Li + 3 3 Be 3+ 3 4 例. 請問 Na Mg Al 的第一 第二及第三游離能的大小順序分別為何? 例. 已知各中性原子的電子組態如下所示 其第一及第二游離能大小順序如何? 甲 :s s p 6 3s 3p 6 4s 乙 :s s p 6 3s 3p 6 4s 丙 :s s p 6 3s 3p 3 丁 :s s p 6 3s 3p 4 戊 :s s p 6 3s 3p 6 例 3. 試比較下列各組原子或離子失去一個電子時, 所需能量的大小 ()H He Li ()Li Be B (3)Li + Na + K + (4)C + N + O + (5)Na + Mg + Al 3+ 5
例 4. 下表為某元素 M 的各級游離能, 且其氧化物含氧重量百分組成為 40%, 則 IE IE IE 3 IE 4 738 450 773 0540 () 元素 M 的價電子數?() 元素 M 的原子量?(3) 若元素 M 為第三週期元素, 其電子組態? ( 二 ) 電子親和力 (electron affinities) 定義: 將負一價的負一價的氣態氣態陰離子陰離子移除一個電子所涉及的能量變化 X (g) - X (g) + e - H = X (g) - 的電子親和力 表.5. 列出部分元素的電子親和力 表.5. 部分元素的電子親和力 (KJ mol - ) 電子親和力增加 ⅠA H 74 Li 60 Na 53 K 49 Rb 47 Cs 46 ⅡA Be * Mg * Ca * Sr * Ba * 3 ⅢA B 7 Al 45 Ga 30 In 9 Tl 30 4 ⅣA 5 ⅤA 電子親和力增加 C 3 Si 35 Ge 0 Sn Pb 0 N -7 P 7 As 78 Sb 0 Bi 0 6 ⅥA O 43 S 03 Se 97 Te 9 Po 90 7 ⅦA F 33 Cl 35 Br 38 I 98 At 70 8 ⅧA He * 註 : * 表示該元素不易形成陰離子, 電子親和力難以測量, 故不標示 Ne * Ar * Kr * Xe * Rn * 3 特性 : () 大多數元素的電子親和力為正值, 表示由負一價陰離子 (X - ) 脫去電子成為中性原子 (X) 6
需吸收能量 電子親和力的數值愈大, 表示該陰離子愈難脫去電子 ; 從逆反應來看, 即該原子接受電子的傾向愈大 () 同週期元素電子親和力有隨原子序增加而增加的趨勢, 是因為核電荷漸增且原子半徑漸減, 原子核對電子的引力增加所致 其中又以第 7 族的電子親和力最大, 因為鹵素的陰離子達成惰性氣體的電子組態, 較難游離出電子 (3) 同族元素電子親和力有隨原子序增加而減少的趨勢, 是因為原子半徑漸增, 最外層電子受到原子核引力漸弱所致 但是第 7 族元素中, 鹵素的電子親和力為 : Cl - > F - > Br - > I - 因為氟原子本身體積太小, 其陰離子 (F - ) 電子密度太高而不穩定, 脫去 個電子的能量反而比 Cl - 更小, 所以週期表中以氯的電子親和力最大氯的電子親和力最大 (4) 由於第 族與第 8 族的電子組態穩定, 不易形成陰離子, 電子親和力難以測量, 故不討論其量值 (5) 電子親和力恆小於游離能 即陰離子比中性原子更容易脫去 個電子 例如電子親和力最大的氯為 35 KJ mol -, 游離能最小的鉣為 368 KJ mol - 例 5. 下列哪一個氣態陰離子脫去 個電子所需的能量最多? (A) O - (B) N - (C) F - (D) Cl - 例 6. 化學反應 Na (g) + Cl (g) Na + (g) + Cl - (g) 的反應熱 H 大於或小於零? ( 三 ) 電負度 (electronegativity) 定義 : 原子對於共用電子對的相對吸引能力 規律性: () 同一週期元素, 電負度由左至右漸增 () 同一族元素, 電負度由上而下漸減 (3) 一般而言, 金屬元素電負度小於, 類金屬近似於, 非金屬大於 3 電負度表 : 庖林 (Pauling) 根據化學鍵強度導出電負度, 如表.5.3 所示 7
H. Li.0 Na 0.9 K 0.8 Rb 0.8 Cs 0.7 Fr 0.7 Be.5 Mg. Ca.0 Sr.0 Ba 0.9 Ra 0.9 Sc.3 Y. La. Ac. Ti.5 Zr.4 Hf.3 V.6 Nb.6 Ta.5 Cr.6 Mo.8 W.7 表.5.3 Mn.5 Tc.9 Re.9 Fe.8 Ru. Os. 元素的電負度 Co.8 Rh. Ir. Ni.8 Pb. Pt. Cu.9 Ag.9 Au.4 Zn.6 Cd.7 Hg.9 B.0 Al.5 Ga.6 In.7 Tl.8 C.5 Si.8 Ge.8 Sn.8 Pb.8 N 3.0 P. As.0 Sb.9 Bi.9 O 3.5 S.5 Se.4 Te. Po.0 F 4.0 Cl 3.0 Br.8 I.5 At. ( 四 ) 結論 - 元素的週期性 大 小 大 原子半徑 金屬性 小 游離能 電負度 電子親和力 原子半徑 金屬性 還原力 氫 小 氧化力 游離能 電負度 電子親和力 大 惰性氣體 小 大 例 7. 下列各組原子或離子, 各失去一個電子時, 吸收能量大小的比較, 何者正確? (A) N>O (B) Al + >Mg + (C) Mg + >Cl - (D) F - >Cl - (E) K + >Na + 例 8. 下列各組氣態離子半徑大小之比較, 何者正確? (A) Cs + >Na + (B) Na + >Mg + (C) F - >Na + (D) Li + >K + (E) Cr + >Cr 3+ 8
例 9. 若元素 庚 的電子組態為 s s p 4, 其與第三週期中某些元素所形成的化合物分別為甲庚 乙 庚 3 丙 4 庚 0 丁庚 3 和戊 庚 7, 則下列敘述何者正確? (A) 第一游離能丙 > 乙 > 丁 (B) 電子親和力戊 > 丁 > 丙 (C) 陽離子半徑甲 > 乙 (D) 陰離子半徑戊 > 丁 例 0. 甲 乙 丙 丁和戊五個元素之電子組態分別為 : ( 甲 )s s p 5 ( 乙 )s s p ( 丙 )s s ( 丁 )s s p 6 3s ( 戊 )s s p 6 3s 3p 6 4s 則下列敘述何者正確? (A) 各單質元素的氧化力以 ( 甲 ) 最強 (B) 各單質元素的還原力以 ( 甲 ) 最強 (C) 各元素之游離能以 ( 丙 ) 最大 (D) 各元素之電子親和力以 ( 甲 ) 放熱最多 (E) 各原子之半徑以 ( 丙 ) 最小 練習 一 單選題 : 下列諸原子和離子, 失去一個電子時, 何者所需能量最大?(A)Na (B)Na + (C)F (D)F - 某元素的第一至第五游離能, 依序列出為 :577 84 74 566 486 kj/mol, 此元素可 能為 (A) 鎂 (B) 鋁 (C) 矽 (D) 磷 3 甲 :s s p, 乙 :s s p 6 3s 3p, 丙 :s s p 5, 丁 :s s p 6 3s 3p 6 4s, 四原子中第一游離能的 大小順序為 (A) 甲 > 乙 > 丙 > 丁 (B) 丙 > 甲 > 乙 > 丁 (C) 乙 > 甲 > 丁 > 丙 (D) 丙 > 乙 > 甲 > 丁 9
4 下列各組元素第一游離能高低比較何者正確? (A)Na>Li (B)Na>Mg (C)F>N (D)S>O 5 Be B N 三元素之第一游能大小順序為 (A)Be>B>N (B)N>B>Be (C)Be>N>B (D)N>Be>B 6 中性原子甲 乙 丙 丁 戊的電子組態分別如下所示 :( 甲 )s s p 6 3s,( 乙 )s s p 6 3s,( 丙 )s s p 6, ( 丁 )s s p 5,( 戊 )s s p 4, 則第一游離能由大到小的順序為 (A) 甲 > 乙 > 丙 > 丁 > 戊 (B) 丙 > 丁 > 戊 > 甲 > 乙 (C) 丁 > 戊 > 甲 > 乙 > 丙 (D) 戊 > 丁 > 丙 > 乙 > 甲 二 多選題 : 7 從原子或離子移去一個電子所需的能量大小次序, 下列何組正確? (A)H>He>Li (B)Li>Be>B (C)Li + >Na + >K + (D)O + >O>O - (E)Al 3+ >Mg + >Na + 8 下列有關元素的週期性質, 何者為正確? (A) 鹼土元素的第二游離能, 遠大於鹼金族元素的第二游離能 (B) 鹵素元素具有最大之電子親和力, 即捕獲一個電子所放出的能量最大 (C) 元素中, 第一游離能最大者為氦 (D) 過渡元素都是金屬, 典型元素都是非金屬 (E) 電負度最大之元素為氟 9 下列有關游離能之敘述, 何者正確? (A) 游離能是原子獲得電子形成離子時所放出的能量 (B) 第二游離能常大於第一游離能 ( 同一原子 ) (C) 週期表中同族元素的游離能隨原子序的增加而遞降 (D) 週期表中同列元素的游離能隨原子序之增加而作鋸齒狀遞增 (E) 軌域全填滿或軌域半填滿的元素, 其游離能較低 0 設有三元素 X Y Z, 其電子組態及第一 第二 第三游離能之代表符號列於下表中, 則各 游離能之數值大小關係, 何者為正確? (A)E(X)>E(X) (B)E(Y)>E(X) (C)E (Y)>E(X) (D)E3(X)>E3(Z) (E)E(X)>E(Z) 元素 電子組態 第一游離能第二游離能第三游離能 X s s p 6 3s E (X) E (X) E 3 (X) Y s s p 6 3s E (Y) E (Y) E 3 (Y) Z s s p 6 3s 3p E (Z) E (Z) E 3 (Z) 甲 乙 丁代表中性原子, 丙代表 3 價陽離子, 其電子組態分別如下 : 甲 :s s p 6 3s 3p 6 3d 4s 乙 :s s p 6 3s 3p 6 3d 4s 丙 :s s p 6 3s 3p 6 丁 :s s p 6 3s 3p 6 則下列各項敘述中, 何者正確? (A) 由甲變為乙時, 放出能量 (B) 由乙變為丙時, 放出能量 (C) 乙之第三游離能高於將一個電子自丙游離所需之能量 (D) 自丙游離一個電子較自丁游離一 個電子為困難 (E) 甲與丙為同一元素所構成 30
元素週期表係依原子序大小排列, 下列敘述何者正確?(93 指,4 分 ) (A) 鹵族元素, 其電負度由上而下漸減 (B) 第三週期元素的原子半徑由左至右漸減 (C) 相同元素的原子, 每一個原子的質量數皆相同 (D) 同一週期的元素, 其第一游離能, 後一個元素的值一定大於前一個元素的值 (E) 同一週期的元素, 一個中性氣態原子獲得一個電子所釋出的能量, 以鹵素族最大 三 非選題 : 3 下列諸中性原子之電子組態:( 甲 )s s,( 乙 )s s,( 丙 )s s p 6,( 丁 )s s p 5,( 戊 )s s p 3 其中第一游離能最低者為 ; 屬於 ⅧA 者為 ; 第二游離能最高者為 ; 又第一游離能自高而低之順序為 ( 此題均以甲 乙 丙 丁 戊等代號作答 ) 3