题目
对类氢离子体系, n 相同的全部原子轨道其能量是 简并的。
对类氢离子体系, n 相同的全部原子轨道其能量是 简并的。
题目解答
答案
答案:对,类氢离子体系的能量由主量子数 n 决定
解析
考查要点:本题主要考查对类氢离子体系能级结构的理解,特别是主量子数n对能量的决定作用以及简并概念的应用。
解题核心思路:
- 类氢离子体系的特点是仅含一个电子(如H、He⁺、Li²⁺等),其能级仅由主量子数n决定,与轨道角动量量子数l无关。
- 简并指不同原子轨道(如s、p、d等)在相同n值下能量相同的现象。
- 由于单电子体系中不存在电子间的相互作用,同一n值的所有轨道能量相同,因此呈现简并。
破题关键点:
- 明确类氢离子为单电子体系,能级公式与氢原子相同($E_n \propto -\frac{Z^2}{n^2}$)。
- 理解简并的本质是能量仅依赖于n,与轨道类型无关。
类氢离子体系的能级特点:
- 单电子特性:类氢离子仅有一个电子,因此不存在电子间的屏蔽效应或排斥作用。
- 能级公式:其能量仅由主量子数n和原子序数Z决定,公式为:
$E_n = -\frac{Z^2 R_H}{n^2}$
其中$R_H$为里德伯常数,与轨道角动量量子数l无关。 - 简并现象:同一n值的所有轨道(如n=2时的2s和2p轨道)能量相同,因此能量简并。
结论:
在类氢离子体系中,n相同的全部原子轨道能量相同,故存在简并。