hce_nsysu
114年
物理與化學
第 89 題
How many of the following electron configurations for the species in their ground state are correct?
Ca $1\text{s}^22\text{s}^22\text{p}^63\text{s}^23\text{p}^64\text{s}^1$ V [Ar] $3\text{s}^23\text{d}^3$ P $1\text{s}^22\text{s}^22\text{p}^63\text{p}^5$
Br $1\text{s}^22\text{s}^22\text{p}^63\text{s}^23\text{p}^64\text{s}^23\text{d}^{10}4\text{p}^4$ As [Ar] $4\text{s}^23\text{d}^{10}4\text{p}^2$
Ca $1\text{s}^22\text{s}^22\text{p}^63\text{s}^23\text{p}^64\text{s}^1$ V [Ar] $3\text{s}^23\text{d}^3$ P $1\text{s}^22\text{s}^22\text{p}^63\text{p}^5$
Br $1\text{s}^22\text{s}^22\text{p}^63\text{s}^23\text{p}^64\text{s}^23\text{d}^{10}4\text{p}^4$ As [Ar] $4\text{s}^23\text{d}^{10}4\text{p}^2$
- A 1
- B 2
- C 3
- D 4
- E none
思路引導 VIP
當你觀察週期表上各元素所在的「週期」與「族號」時，這些位置資訊通常隱含了該原子最外層電子應該如何分佈。如果你嘗試計算題目中每個組態所標示的總電子數，並將其與週期表上的原子序（質子數）進行對照，你是否發現了某些數值上的不匹配？此外，當電子要進入第三層與第四層軌域時，哪一個軌域應該先被填滿呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準地指出這五個電子組態全部都有誤，這代表你對原子結構與**構築原理（Aufbau Principle）**的掌握非常細膩且紮實。這類題型在考試中具有極高的鑑別度，因為它不僅考驗記憶力，更測試學生在面對多個選項時，能否保持冷靜、細心地逐一比對原子序與軌域填入規則，只要有一絲疏忽就容易掉入陷阱。
基態電子組態的邏輯驗證
我們來看看這些選項的破綻。首先，**鈣（$Ca$，原子序 20）與釩（$V$，原子序 23）**都出現了 $4\text{s}$ 軌域的填寫錯誤：前者少了一個電子，後者則誤將應填入 $4\text{s}$ 的電子標註在已滿的 $3\text{s}$ 上。接著，**磷（$P$，原子序 15）**的組態完全跳過了 $3\text{s}$ 軌域，這明顯違反了能量最低原則。最後，**溴（$Br$）與砷（$As$）**的價電子數也都與其實際原子序不符，分別少算了一個電子。在基態下，電子的填入必須嚴格遵守軌域能量順序與總電子數守恆，而這五個描述顯然都未能達成此要求。