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2007-03-26 10:43:47| 人氣2,123| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

第二章材料科學作業

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1.如何以四個量子數來指出原子內的各電子及電子組態?
Ans:
主層表示軌域形狀的角量子數,副層表示軌域方向的磁量子數及說明電子自旋方向的旋量子數,層有主量子數n來指定,其值去正整數由1開始,自原子核向外依序增加,或者也可由大寫字母,依序表示主層名稱,第二量子數為角量子數又稱副層,表示電子繞原子核運動時的軌域形狀,又以s p d f 來表示,第三量子數,即磁量子數ml來決定。第四量子數為旋量子數ms,說明每一個電子的自旋方向。

2.碘化鉀(KI)主要以離子鍵結結合,試問K+和I-離子所具有的電子組態與何種惰性氣體組態相同?
Ans:
K+是K少一個電子,週期表K的前一個是[Ar]
I- 是I 多一個電子,週期表I的後一個是[Xe]

3.試計算化合物中(GaP)之離子鍵結特性的百分比?
%離子特性={1-exp[-(0.25)(XA-XB)^2]}*100 >>>>>課本P.24
Ans: (1-0.1947)*100=80.53%

4.利用表2.2,決定下列元素的原子,其可能形成共價鍵的數目 Si Br N S

X”個價電子,就有8-X”的共價鍵 >>>>>>P.23
Ans:
Si 8-4=4
Br 8-7=1
N 8-5=3
S 8-6=2




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原子軌域及電子組態
波耳的氫原子理論引進了量子數及穩定態等新的觀念,並由電子在穩定態間的躍遷和譜線頻率間的關係,來解釋氫原子光譜,但是如果把這個理論推廣到氫原子以外的多電子原子時,便無法準確地預測原子的能階,因此最近數十年來,有別於古典力學的量子力學(quantum mechanics)開始興起,已經能完整地描述電子在原子核外的運動情形。
A A 現代的原子模型
量子力學的內容雖然超過現階段的課程範圍,但是某些結論卻值得做定性的說明,對於了解詳細的原子結構有莫大的幫助。首先量子力學發現原子核外的電子,並不是單純的繞著原子核做圓周運動,像行星繞太陽一樣有固定的軌道(orbit),而是無法預測電子的運動軌跡,只能知道電子在空間中某點出現的機率有多大,如果將電子出現機率較大的區域勾畫出來,一般稱為軌域(orbital)。其次有別於波耳在氫原子理論中僅使用一種量子數,在量子力學中如果要清楚的描述軌域的形狀及性質,就必須引進三組量子數:
(1) (1) 主量子數(n):這個量子數主要代表電子所具有的能量,n可以是1,2,3…等任何正整數,當n值愈大時,電子所具有的能量愈大,相對應軌域的體積也愈大,代表電子可以出現的空間愈廣。主量子數相同的軌域,數目可能不只一個,一般將其歸於同一主殼層(shell),依n=1,2,3…區分為K,L,M,N…等殼層,主量子數愈大的殼層,電子距離原子核的平均半徑愈大。
(2) (2) 角動量量子數(l ):此量子數可用來區別,主量子數(n)相同而形狀不同的軌域。對於同一個n值,l 可以介於0到n-1的任何整數值,所以具有相同n值的軌域會有n種不同的形狀,例如在M殼層的電子(n=3),可能的l 值為0,1或2,電子可能存在三種不同形狀的軌域之一。n值相同而l 值不同的軌域,分別稱其屬於不同的副殼層(subshell),不同的副殼層通常使用小寫的英文字母來標示例如
字母 s p d f g …
l 值 0 1 2 3 4 …
因此若要描述n=2,l =1的軌域,則可表示成2p。
(3) (3) 磁量子數(ml):此量子數用來區分相同n及l 值,但在空間有不同方位的軌域,亦即能量、形狀相同的軌域,在空間上有不同的排列方式。它的數值可以從l 到- l 的任何整數值,例如2s軌域的l =0,所以ml只有一個值0,在s的副殼層只有一個軌域,而在3p的軌域時l =1,則ml有-1,0,1三個值,分別代表3px,3py及3pz等三個軌域。理論上在同一個副殼層中會存有2 l +1個能量相同的軌域。
另外電子除了在核外運動,自身還會有二種不同方式的自轉,由於電子帶電荷,旋轉時會使本身變成一個小磁鐵如圖1-11所示,因此引進第四個量子數即旋量子數(ms),分別為+1/2或-1/2兩種數值,代表電子在旋轉軸上不同的旋轉方式。

台長: 無聊男子
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