高考申論題
106年
[核子工程] 原子物理
第 三 題
鈾離子常為四價或六價，請寫出鈾原子之電子組態？（5 分）請亦寫出四價及六價鈾離子之電子組態，並解釋為何鈾離子多為四價或六價？（10 分）
鈾之原子序為 92 其它鄰近元素如 Rn(86), Fr(87), Ra(88), Ac(89), Th(90), Pa(91), Np(93), Pu(94), Am(95)，括弧內數字為原子序。其中 Rn 之電子組態為 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6
鈾原料俗稱黃餅，其化學成分為 U3O8，請問其中三個鈾離子之價數分別應該如何指定？（5 分）
📝 此題為申論題
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這題考查多電子原子的構造原理及錒系元素的特殊排布。解題時先以氡(Rn)為核心推導鈾原子的基態組態，再依據游離時「先移走主量子數最大之軌域電子」的原則寫出離子組態。解釋穩定態時需扣緊「惰性氣體閉殼層組態」與「軌域能量差異」，最後利用化合物電中性與氧化數守恆破解 U3O8 的混合價態。
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【解題思路】利用構造原理與游離順序推導電子組態，並以閉殼層穩定性解釋價數，最後利用電荷守恆原則計算混合氧化物之價數配置。 【詳解】 一、鈾原子（U，Z=92）之電子組態
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