题目
基态N原子的价电子组态为2s^22p^3,对其最外层p轨道上的电子描述正确的是A. (2,2,-1,+(1)/(2))(2,2,1,+(1)/(2))(2,2,0,+(1)/(2))B. (2,1,0,+(1)/(2))(2,1,0,-(1)/(2))(2,1,1,+(1)/(2))C. (2,1,-1,-(1)/(2))(2,1,1,-(1)/(2))(2,1,0,-(1)/(2))D. (2,1,0,+(1)/(2))(2,1,-1,-(1)/(2))(2,1,1,+(1)/(2))
基态N原子的价电子组态为$2s^22p^3$,对其最外层p轨道上的电子描述正确的是
A. $(2,2,-1,+\frac{1}{2})(2,2,1,+\frac{1}{2})(2,2,0,+\frac{1}{2})$
B. $(2,1,0,+\frac{1}{2})(2,1,0,-\frac{1}{2})(2,1,1,+\frac{1}{2})$
C. $(2,1,-1,-\frac{1}{2})(2,1,1,-\frac{1}{2})(2,1,0,-\frac{1}{2})$
D. $(2,1,0,+\frac{1}{2})(2,1,-1,-\frac{1}{2})(2,1,1,+\frac{1}{2})$
题目解答
答案
C. $(2,1,-1,-\frac{1}{2})(2,1,1,-\frac{1}{2})(2,1,0,-\frac{1}{2})$
解析
本题考查原子轨道量子数的知识以及洪特规则的应用。解题的关键在于明确基态$N$原子最外层$p$轨道电子的量子数取值规则,再依据洪特规则判断电子的自旋状态。
- 确定$p$轨道电子的主量子数$n$和角量子数$l$:
- 已知基态$N$原子的价电子组态为$2s^22p^3$,对于$p$轨道电子,主量子数$n = 2$。
- 根据角量子数$l$与轨道类型的对应关系,$p$轨道对应的$l = 1$。
- 确定磁量子数$m$的取值:
- 磁量子数$m$的取值范围是$-l$到$+l$,当$l = 1$时,$m$的取值为$-1$、$0$、$+1$。
- 依据洪特规则确定自旋量子数$m_s$:
- 洪特规则指出,电子在能量相同的轨道(简并轨道)上排布时,将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同。
- 对于$2p^3$的三个电子,它们会分别占据$m = -1$、$0$、$+1$的轨道,且自旋方向相同。
- 自旋量子数$m_s$有$+\frac{1}{2}$和$-\frac{1}{2}$两种取值,这里可以都取$+\frac{1}{2}$,也可以都取$-\frac{1}{2}$。
- 分析各选项:
- 选项A中$l = 2$,这对应的是$d$轨道,不符合$p$轨道$l = 1$的要求,所以A选项错误。
- 选项B中$(2,1,0,+\frac{1}{2})$和$(2,1,0,-\frac{1}{2})$表示两个电子占据了同一个轨道,违背了洪特规则,所以B选项错误。
- 选项C中$n = 2$,$l = 1$,$m$分别为$-1$、$1$、$0$,$m_s$都为$-\frac{1}{2}$,符合上述分析,所以C选项正确。
- 选项D中$(2,1,0,+\frac{1}{2})$和$(2,1,1,+\frac{1}{2})$自旋方向相同,但$(2,1,-1,-\frac{1}{2})$自旋方向不同,不满足洪特规则中自旋方向相同的要求,所以D选项错误。