國營化學專A普化無機 原子結構與週期表(上)

大家好,那我們今天專業的這個教學呢 我們來教這個原子結構跟週期表 這六題我們都會教,那我們先教這三題 那對應到的題目在這邊 那如果把題目把它貼出來的話就是這樣 我們先教這個電幅圖的這一題 然後再教你怎麼背週期表 那最後面我們教一下LS coupling 這個是可以考很難的問題 那首先我們看到112點第四題 問你極性下面的間接哪一個極性最小 如果只是間接的話,間接是兩個原子直接所形成的一個這個間接 所以你看極性的時候只要比較它的電幅度差異就可以了 那你既然要比較電幅度差異的話,你就必須要背 要揹他們這個原子的這個電幅度大小 那下面這個圖表就是要請同學把它背下來的 那這個要怎麼背勒? 你先背最高的是伏,是4.0 還有另外一個一定要背的就是氫,2.1 那碳有時候也用得到,它是2.5 那它這裡有一個簡單的小規律 伏是4的話,那你往左就是扣0.5、0.5、扣0.5 所以你可以背55555 所以你這樣就可以很輕易可以大概推到碳的這個數字 那這個電幅度表僅供參考 大概沒有到很準,不過至少可以供為一個參考 那伏是4.0,往下就是氯,6.2 那它就是扣1、扣0.2、扣0.3、扣0.3 你就可以背扣1、2、3、3、3、3 就是扣1、扣0.2、扣0.3、扣0.3 那氯的話是3嘛,硫是2.5 磷是2.1,然後1.8、1.5 你就可以這樣背5、4、3、3 這樣背下去 那就大致上可以把比較重要的那幾個的這個電幅度把它背下來 那背下來以後我們要比較它的極性的話 就是比較它們的這個電幅度差異 所以當你電幅度差異越大的時候極性就越大 那電幅度差異越小極性就越小 所以極性最小就是氯跟氟 氯是3.5、氟是4.0 所以它們只有差0.5為極性最小 那下一個提醒我們來看中期表的問題 中期表的問題其實就是要你背中期表 然後知道電子主態要怎麼寫 所以你可以看到歷年考的這三題其實都考一樣的東西 就是要你寫出電子主態 那你就要把中期表尤其像過渡元素的地方把它背起來 然後要知道說3D軌域有哪一些特殊的這個電子主態 那它們在考的時候一般都是考3D軌域 那3D軌域比較特別就是個跟同 那其他就是照正常的方式排列 然後要注意就是3D軌域如果今天要拿掉電子的時候 會先從4S拿掉 那等一下會講到這個部分 那有沒有可能考4D或者5D或者是4F的這個軌域的電子主態 不可能 後面這個電子主態太過於複雜 沒有像3D那麼好解釋 然後4D開始就沒有任何規律性可言 所以基本上不可能考4D 真的考出來也沒有鑑別價值 就是大家都不會寫 所以你只要把重點放在3D軌域的電子主態 那它中性態的電子主態要會寫 以及它今天可能被拿掉一個電子兩個電子以後 所形成的電子主態也要能夠寫得出來 這個就是相對應的這個考題 請同學來看一下111年的第25題 它問說基態同原子的電子主態 那這個部分就是你要有背這個元素週期表 那元素週期表相信大家種族元素都背很熟 所以我就不介紹 那重點就是過度元素要把它背熟 這邊這裡是3D嘛 然後4D、5D、6D 你好歹3D到5D要把它背熟 3D的部分是康泰凡克、蒙田姑涅、同心 那4D的部分是怡告、尼穆、塔雕老、巴音格 5D的部分它這裡遇到藍系 6D也遇到一個R系 那藍系跟R系它這個4F的部分 它有14個元素 它就卡在這邊的這個位置 那實際上這邊的這個3B的第一個 應該是在這裡 那這個是念魯 所以說5D的話是念 魯、阿坦、烏來、爾伊、柏金、狗 那從3D到5D請同學把它背起來 那因為我們在之後 你在算這個配合化物的時候 你要算出它是3D多少 電子主態要整天用到 那為了速解 然後我會建議同學要背這個口訣 那這個口訣是我自己在用的 我提供給同學分享 一康二泰三凡四克 五猛六鐵七姑八涅九同十心 很重要請同學把它念熟 那你念熟了以後我們剛纔有念橫的 那直的也要念熟 直的像各木屋、蒙塔、鐵鳥兒、姑老伊 涅巴果、同音金、心格拱 你只要唸到無際化學的話 你過度元素一定要抄熟 那尤其是幾個電子這個部分要抄熟 像如果像是我們今天講說 姑好了 姑二正然後問你它是3D多少 你就要馬上速解喔 姑是什麼 七姑 代表說它今天算出來這裡是 有3D7然後4S2 那如果今天它被拿掉兩個電子的時候 它會優先從4S毀譽拿掉電子 所以如果今天題目問你姑二正的時候 那它就是3D7 它會填入七個電子 所以如果它今天是一個 八面體的化合物的時候 OH的化合物的時候 它放入七個電子 假設它是high speed 然後它就會這樣放 一二三四五六七 如果說是high speed的話 你就可以馬上速解說 姑是最外層有七個電子 然後再加上4S2有兩個電子 所以它理論上是要有九個電子 那如果它今天拔掉兩個電子以後 那就是七個電子 這個要能夠速解 所以像這一題的情況來講 你把中心表背熟了以後呢 那過度元素的這個電子組 它也要把它唸熟 那前面都是4S2嘛 從扛這裡就是3D1 3D2 這裡都還蠻正常的 那要注意 最特殊就是個跟同 個跟同的電子組它最特殊 因為它會想辦法讓低軌域形成半滿 或全滿 所以它會從4S2那裡去挪一個電子過來 讓它形成半滿跟全滿 以獲得額外的穩定能量 所以這兩個電子組它是最會拷 那也最特殊一定要把它背熟的 所以當失去電子的時候 從4S軌域去失去 那例如說鐵二陣 我們剛才背的是六鐵嘛 所以3D軌域有六個電子 再加上4S軌域 兩個電子所以是八個電子 那今天變成鐵二陣的時候 被抽掉兩個電子那就是六個電子 所以它就是3D6 那銅二陣呢 銅是九個電子 九個電子4S軌域有兩個電子 所以被拿掉兩個電子以後就是3D9 用這種方式去速解 那我們來看一下 剛才教的是這個基態銅的這個電子組態 那你可以注意到以前 通常每隔兩年三年左右 會出這種題目 就是問你電子組態 然後或者問你銅的 或者它也可以問個的 它們的電子組態是怎樣 那就把它寫出來 那問你哪一個具有 D6的電子組態的時候 你就要背說 今天假設是鐵二陣好了 鐵是六鐵 那如果鐵二陣的話 那就是3D6 可是這裡沒有鐵二陣 那你就一個一個看啊 無蒙 無蒙的話 D軌域是五個電子 那4S軌域兩個電子 所以它是七個電子 七個電子然後變成蒙二陣以後 被拿掉兩個 所以它是五個電子 3D5 那鎳呢 鎳是十顆電子 那它加上4S的兩個電子 變十二顆 被拿掉兩顆以後 變十顆 就是3D10 那鐵三架呢 鐵三架是六鐵 所以六鐵你今天 被拿掉三個電子 比原本加的兩個電子 還要多拿掉一顆 所以它就變成3D5 那七孤 七孤的話 然後三陣 那就是3D6 所以答案就是主 所以這種題目千萬不能錯 你這種題目一旦錯了 就會跟別人拉開差距 下一個要講的是LS Coupling 中文是多電子原子的這個量子數 它會問你說 請問這個多電子原子 它的這個ton是多少 或者它的ton symbol是多少 中文專業叫做相符 那其實這個部分 是非常無稽的問題 它可以考得更難的 那這兩年有考的 都考得非常的客氣 它問你說 那以及D1或D9 我們在低軌域 可以容納十個電子 那你D4會等於D6的這個ton symbol 那D1也會等於D9的這個ton symbol 然後都是問你基態 那這個很好答 我等一下教同學 其實你很輕鬆就可以答出來 但是我覺得之後 也有可能會考更難一點 直接問你說 請寫出D2 它的所有的ton symbol 全部有五個 那問你說 請問是哪一些的這個組合 下面選項哪一個是正解 這個是比較有可能之後會考的 就是有可能考更難的ton symbol 那這個部分其實最簡單就是 你把這些結論把它背起來 然後知道基態怎麼寫就可以了 那這裡我們要介紹 110年的第31題 問你D4電子組態的這個ton symbol 是多少 那首先你要知道 ton symbol的形式 然後你要知道說 這個符號裡面 如果你知道數字的時候要怎麼代 中間這個L是叫做 總軌域角動量量子數 它跟角動量量子數有關 就是跟ML有關 那我們ML或者是L的話 它是會對應到 SPDF這些軌域 如果是S的話它是0 P是1 D是2 F是3 那它可以變成大L 就是變成總的 變成總的時候 0一樣對應到S 只是大S 那1對應到P 2對應到D 3對應到F 4對應到G 背起來 SPDFG 那如果它今天 L等於1的時候 你就知道中間要寫成P 那S是 大S是總自旋角動量量子數 它跟我們的MS有關 跟我們的角動量量子數有關係 那如果說你今天知道 它的角動量量子數的時候 你就可以求出大S 那求出大S了以後 寫2S加1 那就會是上面 左上角的這個數字 那J值的部分呢 J值是由L跟S 去做組合所得到 所以J值可能有好幾個 那也可能只有一個 要看你今天L是多少 S是多少 去決定它 所以你下面這個J值 會有很多個 那題目在問的是基態 所以這裡這個很重要 基態要怎麼判斷 依照函德定則的話 必須是S要是一個最大值 所以2S加1要最大 當2S加1最大的時候 它會是一個基態 然後以及L要是一個最大值 所以L要找一個最大 那我們就直接來看 這個基態要怎麼做 其實這個可以延伸到 如果今天是D2 那有可以推出很多的 這個通識題目 但是這個一講就要講 很久很久 而且目前考題 還沒有考到那麼難 所以我們在這裡 跟同學做介紹的時候 我們先簡單介紹 基態怎麼求就好 那其他你想要知道 其他非基態以外的 這個Tung-Simple解法 請你去看無機化學 我們高考無機那本書 有講到這個的求法 或者你直接去翻中一本 都有講到 那我們這裡就介紹說 基態要怎麼寫就好了 那今天是D4 所以我們等一下 會教D4的解法 那這裡再介紹一下J值 要看它是不是 廣State的時候 這時候除了L跟S 要是一個最大以外 還要看J值 那它有一個規則 就是當電子低於半滿的時候 這時候J取最小 那當電子超過半滿的時候 J取最大 你可以把它想成 就是大者恆大 小者恆小 那半滿的時候 如果它今天沒有 低於半滿也沒有超過 它是半滿的時候 J就只會有一個 那當電子低於半滿 例如說我今天低軌域 低軌域有五個嘛 那低於半滿像假設 像這樣好了 像這樣的情況下 那我們的L等於多少呢 L的話就是等於 2加1會等於3 那3是什麼代號呢 SPDF 所以中間是F 那小S的部分呢 往上是正二分之一 所以小S等於1 那2S加1就會等於3 所以這裡寫3F 所以對於這樣的情況而言的話 它的基態的這個J值 要取大的還小的 因為它是低於半滿 所以就是小者恆小 我們就要取小的J值 那你知道 L等於3 S等於1 那J就會等於 3加1 或一直到3 以及3減1 所以它會有三個數值 它會等於4 3 2 那因為你要取最小的 所以我們就取2 所以對於這樣的狀況而言 它的光死得就是3F2 這個就是它的光死得 那所以對於 這一題的情況來講的話 你今天要求的是 D4嘛 那D4 我們先把低軌域寫出來 D4的話是 低軌域有五個嘛 所以你今天 照順序把它填進去 照順序填的話 就可以符合這個光死得的要求 就是L最大 S也最大 那這樣填進去以後 先看它L等於多少 S等於多少 L等於2加1加0加-1 所以會等於2 那S的話 往上是正二分之一 全部有四個往上 那就是2 那L等於2的時候 對應到哪個英文字呢 SPD 所以它對應到D 那2S加1等於多少 2乘以2加1等於5 那這個是低於半滿 還是高於半滿 是低於半滿 所以小者很小 我們要取小的J 那它J的情況下 它是2加2 一直到2減2 所以2加2 2加1 2 然後2減1 一直到2減2 所以它是 4 3 2 1 0 那我們要取最小的那就是0 所以它就取5D0 所以你可以看到 它最後的答案就是5D0 那就是基態就是5D0 那這個是算基態的這個算法 其實算基態非常的簡單 你等一下再聽我講下一題以後 其實你算基態就沒問題了 那之後有可能考比較難的 就是問你今天假設是 問你P1好了 P軌域填入一個電子的時候 問你它的term symbol 你就必須要寫得出來2P 那如果問你今天D2的時候 那你就要寫得出 SPDFG 然後E31 這個我自己背是背這樣 SPDFG E31 那之後如果說 它考比較難的 就是有可能會 直接問你這個term symbol是多少 就不是隻問你光state了 那我就會建議同學把這裡背一下 通常情況我建議背 這樣就可以了 你可以看到我這個表格已經 稍微有照一點規律的方式 把它放進去 那你就背 像這裡是E31 然後4 2 然後E3 E31 然後分別在這裡寫 SPDFG 所以我這個表格 其實已經讓你比較方便背 那如果會考的話 我覺得有可能會考的是這些 所以你這些可以把它背一背 其他的話 我通常情況覺得不太會考 那歷年還沒有看過 這樣的這個考法 可是因為畢竟它 這顆是認真考五級化學 是蠻有可能會這樣考 如果你想要知道 這邊這個表格怎麼導 請你去翻 很專業的這個五級書 因為畢竟這顆 是專業的五級化學 那我們來看到 108年的第50題 他說今天有D1或D9的 電子主態的時候 問你Tongue Symbol 這次的問法不一樣 他不是問GW 那我們先來複習一下 GW怎麼看 先把低軌域畫出來 那今天D1或D9 其實都是一樣的電子主態 差別在GW不同 那我們今天看D1就好 你今天在這個低軌域 放入一個電子 那你GW的這個 函德原則是 先從數字L 數字比較大的開始填 那比較大的填進去以後 你只填了一個 所以這時候L等於多少 等於2 SPD 所以它就是D 那S等於多少 往上正二分之一 那就是二分之一 所以2S加1 就會等於2 所以它就是2D 那J值呢 J會等於2加二分之一 那2減二分之一 所以它會有兩個J 那因為它是小於半滿 所以取最小的 那就是二分之三 所以它的GW 就是2D二分之三 那如果今天是D9的情況呢 D9的情況跟D1是很類似的 只是差別它在J值取的不一樣 J值因為它高於半滿 所以它就取最大 那它就會 GW就是2D二分之五 這就是它的GW 可是這一題 它問的不是GW 它問你是這個term symbol 那問你D1或者是P1 都算是比較簡單的 求term symbol的 那D1或D9的時候呢 你就可以想說 它有幾種的排列組合 你今天D軌域有五個嘛 210-1-2 那你電子可以朝上或朝下 所以它有五個可以選 然後可以朝上朝下 全部有十種組合 它的micro state就是十個 意思是它全部有十種的排列組合 那就可以用這組公式去求出來 它全部有十種的排列組合 那你分別把這裡填進去 或這裡填進去 或這裡填 這裡填 或者是朝上朝下以後 你就可以畫出 最下面我列的這個表格 它全部可以把這十種都列表列出來 那列表列出來以後你會發現 MS跟ML所對應到數值 每一個都是一種可能一種可能 所以你就可以把這個表格 把它改成我上面畫的這個圖 那這樣都是一種可能的情況 我們就會說這是同一種ten symbols 因為它看起來都是很規律 然後全部剛好是十個micro state 那我們就會把它說對應到D 那最代表就是我們會取最大的這個L 跟最大的S去做一個代表 所以它的這個L等於2 S等於二分之一的時候 L等於2對應到SPD 那2S加1等於2 所以對應到2D 我們就說這個都是2D 那它的J值是多少呢 J值會等於L加S一直到L減S 所以就是2加二分之一 以及二減二分之一 那它就是二分之五跟二分之三 所以它全部有兩種 二分之五跟2D二分之三 但是這個J值平常不用寫出來 它問你ten symbols的時候 你只要寫2D就夠了 所以不用把J值寫到那麼細 除非你要判斷光是state的時候才需要 那這一題的話答案就是2D 所以就是答案B 那這個是比較簡單的考法 它也有可能考你PE啊 或像這題考DE 那考到D2的時候就算是很複雜 我就建議同學把那個表格背起來