1. 為什么鑭系元素都有一個(gè)d電子，即為什么要先填一個(gè)d電子，接著又填f電子？
答：這個(gè)問題問的很好！我們知道4f與5d軌道的能量是非常接近的——按照Pauling的軌道近似能級圖有：4f軌道能量 < 5d軌道能量，但這個(gè)規(guī)律知識在“單電子近似”的條件下成立，實(shí)際上“軌道能量”并不是一個(gè)固定不變的值，在填入電子數(shù)目不同的時(shí)候，“軌道能量”還是有所變動(dòng)的。所以我們得到的鑭系元素核外電子排布是由實(shí)驗(yàn)得到。
事實(shí)上，對原子中電子填入的規(guī)律，現(xiàn)在我們所學(xué)的理論還不能給出完滿的解釋——電子排布的規(guī)律遠(yuǎn)不是我們想象中那么簡單，影響的因素有非常多。我們得到的很多都只是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
對于所學(xué)的規(guī)律，我們一般只要求大家在主族以及第一過渡周期中應(yīng)用。不過大家要明確一點(diǎn)，不同的軌道能量確實(shí)有差別，但是“軌道能量”并不是一個(gè)固定不變的常數(shù)，會(huì)受到很多因素的影響，尤其是對于能量比較靠近的能級(比如4f、5d)我們很多情況下除了通過實(shí)驗(yàn)測量，幾乎不能簡單的直接判斷其能量高低。
2. 一個(gè)原子如果有確定的電子數(shù)目，那么核外電子排布方式和核電荷數(shù)有關(guān)嗎？
答：可以參考原子結(jié)構(gòu)一章里有一個(gè)元素序數(shù)與核外電子能級關(guān)系的圖。從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著核電荷數(shù)的增加，核外電子能級發(fā)生能級分裂和能級交錯(cuò)。我們也可以看到3d與4s在第四周期的變化。
1. 課本215頁說：“高速電子轟擊放電管中對陰極金屬時(shí)，金屬原子中內(nèi)層電子被激發(fā)后，外層電子受原子核吸引，可以從外層跳入內(nèi)層”，請問這一過程中，外層電子為何不被激發(fā)？內(nèi)層電子激發(fā)后是一種怎樣的狀態(tài)？是被激發(fā)到外層嗎？或是離開原子？
答：電子吸收入射電子的能量后被激發(fā)，激發(fā)通常是指低能級電子躍遷到較高能級。當(dāng)內(nèi)層電子躍遷到高能級后，外層電子和才被激發(fā)的電子都可以躍遷回到內(nèi)層軌道，并發(fā)射一個(gè)光子。電子能否躍遷，取決于電子接受的能量是否相當(dāng)于兩個(gè)能級之差。因此當(dāng)內(nèi)層電子被激發(fā)時(shí)，外層電子也有可能被激發(fā)，激發(fā)幾率取決于入射電子能量的分布和能級間的躍遷選律。
3. 218頁中的“黑體中的一個(gè)原子群以相同頻率振動(dòng)而發(fā)出電磁波”，請問這兒“振動(dòng)”是怎樣的狀態(tài)？又如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)原子群呢？
答：Planck認(rèn)為黑體的原子具有振動(dòng)頻率v，它們在受熱時(shí)可以發(fā)射電磁波nhv，n=1,2,...。振動(dòng)是指原子圍繞某一位置作往返運(yùn)動(dòng)，就像鐘擺或彈簧一樣。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為原子的振動(dòng)能量是連續(xù)的，且在絕對零度時(shí)為零。Planck建議原子振動(dòng)的能量是量子化的，即只能取若干個(gè)不連續(xù)的能量。后來人們又證實(shí)原子振動(dòng)在絕對零度時(shí)不為零，即存在零點(diǎn)能。
“原子群”或許是一個(gè)經(jīng)典用語，其實(shí)我們現(xiàn)在知道原子或分子的電子躍遷是獨(dú)立的，如果不是獨(dú)立的，那么原子或分子間必定有較強(qiáng)的相互作用。這就是現(xiàn)代光譜學(xué)可以借助譜線位移判斷分子結(jié)構(gòu)的基本原理。
4. 請問:
1) 電子衍射時(shí)若電子數(shù)目足夠多,電子是否會(huì)重疊?
2) 書本233頁實(shí)驗(yàn)(圖11.18)中磁場為何是非均勻的?
答：你問了兩個(gè)很好的問題！現(xiàn)回答如下：
1) “電子衍射時(shí)若電子數(shù)目足夠多,電子是否會(huì)重疊? ”
我想你說的是雙狹縫衍射實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)電子數(shù)目足夠多時(shí)，在狹縫后面的熒光屏上會(huì)呈現(xiàn)干涉花紋。進(jìn)一步增加電子數(shù)目，只會(huì)令這些圖案更清晰，而不會(huì)使花紋消失。
2) “書本233頁實(shí)驗(yàn)(圖11.18)中磁場為何是非均勻的?
因?yàn)樵邮侵行缘?，所以均勻磁場并不能使中性粒子偏轉(zhuǎn)，但是非均勻磁場可以用來偏轉(zhuǎn)帶有磁矩的飛行原子，從而能測量磁矩。
9. 請問：
1) 250頁11.13中為何能量1>3?
2) 11.23中為何2的第一電離能小而不是3?
答：
1)“250頁11.13中為何能量1>3? ”
填入電子后，4s > 3d。
2)“11.23中為何2的第一電離能小而不是3? ”
我們知道，對于每個(gè)周期元素而言，起始的元素，如堿金屬電負(fù)性小，易于失去電子。而后半周期的元素電負(fù)性逐漸增大，容易得電子而不是失去電子。顯然O的電負(fù)性大于B，所以B更容易失去電子。
5. 電負(fù)性取決于第一電離能和第一親和能的和，光憑電負(fù)性就可以比較第一電離能嗎？
答：根據(jù)電負(fù)性的定義，我們不能僅根據(jù)電負(fù)性判斷第一電離能。但是在相互比較的元素的電負(fù)性相差懸殊的時(shí)候（而且又處于同一周期），我們可以用電負(fù)性關(guān)系簡單描述第一電離能。
答：這個(gè)問題問的很好！我們知道4f與5d軌道的能量是非常接近的——按照Pauling的軌道近似能級圖有：4f軌道能量 < 5d軌道能量，但這個(gè)規(guī)律知識在“單電子近似”的條件下成立，實(shí)際上“軌道能量”并不是一個(gè)固定不變的值，在填入電子數(shù)目不同的時(shí)候，“軌道能量”還是有所變動(dòng)的。所以我們得到的鑭系元素核外電子排布是由實(shí)驗(yàn)得到。
事實(shí)上，對原子中電子填入的規(guī)律，現(xiàn)在我們所學(xué)的理論還不能給出完滿的解釋——電子排布的規(guī)律遠(yuǎn)不是我們想象中那么簡單，影響的因素有非常多。我們得到的很多都只是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
對于所學(xué)的規(guī)律，我們一般只要求大家在主族以及第一過渡周期中應(yīng)用。不過大家要明確一點(diǎn)，不同的軌道能量確實(shí)有差別，但是“軌道能量”并不是一個(gè)固定不變的常數(shù)，會(huì)受到很多因素的影響，尤其是對于能量比較靠近的能級(比如4f、5d)我們很多情況下除了通過實(shí)驗(yàn)測量，幾乎不能簡單的直接判斷其能量高低。
2. 一個(gè)原子如果有確定的電子數(shù)目，那么核外電子排布方式和核電荷數(shù)有關(guān)嗎？
答：可以參考原子結(jié)構(gòu)一章里有一個(gè)元素序數(shù)與核外電子能級關(guān)系的圖。從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著核電荷數(shù)的增加，核外電子能級發(fā)生能級分裂和能級交錯(cuò)。我們也可以看到3d與4s在第四周期的變化。
1. 課本215頁說：“高速電子轟擊放電管中對陰極金屬時(shí)，金屬原子中內(nèi)層電子被激發(fā)后，外層電子受原子核吸引，可以從外層跳入內(nèi)層”，請問這一過程中，外層電子為何不被激發(fā)？內(nèi)層電子激發(fā)后是一種怎樣的狀態(tài)？是被激發(fā)到外層嗎？或是離開原子？
答：電子吸收入射電子的能量后被激發(fā)，激發(fā)通常是指低能級電子躍遷到較高能級。當(dāng)內(nèi)層電子躍遷到高能級后，外層電子和才被激發(fā)的電子都可以躍遷回到內(nèi)層軌道，并發(fā)射一個(gè)光子。電子能否躍遷，取決于電子接受的能量是否相當(dāng)于兩個(gè)能級之差。因此當(dāng)內(nèi)層電子被激發(fā)時(shí)，外層電子也有可能被激發(fā)，激發(fā)幾率取決于入射電子能量的分布和能級間的躍遷選律。
3. 218頁中的“黑體中的一個(gè)原子群以相同頻率振動(dòng)而發(fā)出電磁波”，請問這兒“振動(dòng)”是怎樣的狀態(tài)？又如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)原子群呢？
答：Planck認(rèn)為黑體的原子具有振動(dòng)頻率v，它們在受熱時(shí)可以發(fā)射電磁波nhv，n=1,2,...。振動(dòng)是指原子圍繞某一位置作往返運(yùn)動(dòng)，就像鐘擺或彈簧一樣。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為原子的振動(dòng)能量是連續(xù)的，且在絕對零度時(shí)為零。Planck建議原子振動(dòng)的能量是量子化的，即只能取若干個(gè)不連續(xù)的能量。后來人們又證實(shí)原子振動(dòng)在絕對零度時(shí)不為零，即存在零點(diǎn)能。
“原子群”或許是一個(gè)經(jīng)典用語，其實(shí)我們現(xiàn)在知道原子或分子的電子躍遷是獨(dú)立的，如果不是獨(dú)立的，那么原子或分子間必定有較強(qiáng)的相互作用。這就是現(xiàn)代光譜學(xué)可以借助譜線位移判斷分子結(jié)構(gòu)的基本原理。
4. 請問:
1) 電子衍射時(shí)若電子數(shù)目足夠多,電子是否會(huì)重疊?
2) 書本233頁實(shí)驗(yàn)(圖11.18)中磁場為何是非均勻的?
答：你問了兩個(gè)很好的問題！現(xiàn)回答如下：
1) “電子衍射時(shí)若電子數(shù)目足夠多,電子是否會(huì)重疊? ”
我想你說的是雙狹縫衍射實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)電子數(shù)目足夠多時(shí)，在狹縫后面的熒光屏上會(huì)呈現(xiàn)干涉花紋。進(jìn)一步增加電子數(shù)目，只會(huì)令這些圖案更清晰，而不會(huì)使花紋消失。
2) “書本233頁實(shí)驗(yàn)(圖11.18)中磁場為何是非均勻的?
因?yàn)樵邮侵行缘?，所以均勻磁場并不能使中性粒子偏轉(zhuǎn)，但是非均勻磁場可以用來偏轉(zhuǎn)帶有磁矩的飛行原子，從而能測量磁矩。
9. 請問：
1) 250頁11.13中為何能量1>3?
2) 11.23中為何2的第一電離能小而不是3?
答：
1)“250頁11.13中為何能量1>3? ”
填入電子后，4s > 3d。
2)“11.23中為何2的第一電離能小而不是3? ”
我們知道，對于每個(gè)周期元素而言，起始的元素，如堿金屬電負(fù)性小，易于失去電子。而后半周期的元素電負(fù)性逐漸增大，容易得電子而不是失去電子。顯然O的電負(fù)性大于B，所以B更容易失去電子。
5. 電負(fù)性取決于第一電離能和第一親和能的和，光憑電負(fù)性就可以比較第一電離能嗎？
答：根據(jù)電負(fù)性的定義，我們不能僅根據(jù)電負(fù)性判斷第一電離能。但是在相互比較的元素的電負(fù)性相差懸殊的時(shí)候（而且又處于同一周期），我們可以用電負(fù)性關(guān)系簡單描述第一電離能。