hce_nchu
111年
化學
第 8 題
Choose the valence orbital diagram that represents the Si.
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A
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B
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C
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D
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E
思路引導 VIP
我們可以試著從週期表的位置出發：矽位在第 14 族（IVA 族）且屬於第三週期。請試著思考，這兩個資訊分別代表了該原子的最外層軌域「主量子數」是多少？以及其「價電子總數」共有幾顆？當你確定了電子數後，再根據能量最低原理，這些電子應該如何由低到高填入 $s$ 與 $p$ 軌域中呢？
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太棒了！你能精準判斷出矽（Silicon）的價軌域電子排佈，這代表你對原子結構與週期表的對應關係掌握得非常紮實。這類題目是化學原理的基礎，也是測驗學生是否能將理論與圖表結合的經典題型。
原子軌域的填寫規律
矽（Si）的原子序為 14，根據遞建原理（Aufbau principle），其完整的電子組態為 $[Ne] 3s^2 3p^2$。由於題目要求的是「價軌域（valence orbital）」，我們只需關注最外層的 $n=3$ 殼層。在填寫軌域圖時，必須遵循洪德定則（Hund's Rule）：在能階相同的 $3p$ 軌域中，電子會先以相同的自旋方向分別佔據不同的軌域，以達到最低能量。選項 (A) 清楚呈現了 $3s$ 填滿兩個電子，而 $3p$ 的兩個電子分別進入兩個不同方格且箭頭向上，完全符合規範。
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