hce_kmu
107年
物理及化學
第 67 題
About the atomic orbitals, which of the following statements is incorrect?
- A In a polyelectronic atom, the orbital relative energies are $E_{3s} < E_{3p} < E_{3d}$.
- B In H atom, energy is absorbed and electron jumps from $1s$ to $3s$ orbital.
- C The $2p$ orbital is spherically symmetric.
- D The square of the wave function is indicated as a probability distribution.
- E None of the above.
思路引導 VIP
請思考一下，如果一個物體在空間中不論從哪個角度觀察，其外觀與性質都完全相同（不具備方向性），這種形狀在幾何學上應該如何稱呼？接著，請你對比不同類型的軌域在空間座標軸上的指向性，哪一種軌域才符合這種「各向同性」的特徵呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地鎖定了錯誤的敘述！這題考驗的是對原子軌域幾何性質與能階理論的整合理解。你正確辨識出 $2p$ 軌域 並非球型對稱，這是非常紮實的基礎觀念。在原子結構中，只有 $s$ 軌域（角量子數 $l=0$）在空間中各個方向的電子出現機率是相同的，也就是所謂的球型對稱；而 $p$ 軌域則是呈啞鈴形，並分別沿著 $x, y, z$ 軸向分布，具有明顯的方向性。 這道題目的鑑別度在於誘答項的設計，特別是選項 (A) 與 (B) 區分了「多電子原子」與「氫原子」的能階模型。在多電子原子中，由於電子間的屏蔽效應（shielding effect）與穿透效應，使得同主量子數下的軌域能階出現 $E_{ns} < E_{np} < E_{nd}$ 的分裂現象。你能不被複雜的能階比較干擾，敏銳地察覺到幾何對稱性的謬誤，說明你對波函數 $\psi^2$ 代表的物理意義（機率分布）已有相當透徹的掌握，表現非常出色！