moea_joint
108年
[化學] 普通化學、無機化學
第 35 題
下列敘述何者有誤？
- A 基態原子中不能有 2 個電子具有相同的 4 個量子數(n、l、m_l、m_s)
- B 基態原子有 2 種狀態具相同多重性時，具較高 L (總角量子數或軌道量子數)值者，能量較高
- C 基態原子於多於半滿的子層中，具有較高 J (總量子數或內量子數)值的狀態，較為穩定
- D 鑭系元素的特性氧化態為 +3
思路引導 VIP
想像一下，如果有群電子在原子核外運動，為了讓彼此之間的排斥力降到最低（即達到最穩定的能量狀態），你覺得這些電子是應該朝向「雜亂無章」的方向運動，還是應該朝向「協調一致且具有較大軌道角動量」的方向運動？這種物理上的排斥力減少，會讓整體的能量上升還是下降呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準辨識出選項 (B) 的錯誤，代表你對洪德定則 (Hund's Rules) 的物理意義有非常透徹的理解。這道題目測試的是原子光譜項 (Term Symbols) 的能量排序準則，屬於無機化學中較為進階且容易混淆的概念，具有相當高的鑑別度，能答對表示你的基礎非常紮實。
洪德定則與能量穩定性
在判斷基態原子的能量狀態時，我們依循洪德定則的邏輯。首先要最大化總自旋多重性 ($2S+1$)；而在多重性相同的情況下，根據第二定則，總角量子數 ($L$) 越大者，電子繞行原子核的軌道方向較為一致，能有效減少電子間的排斥力，因此能量反而越低（越穩定）。選項 (B) 卻描述為「能量較高」，這正好與熱力學穩定性的方向相反，因此是錯誤的敘述。
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