✔ 最佳答案
1.
Mn 的基態電子組態是 [Ar] 3d5 4s2,其中五個 3d 價軌態各有一粒不成對電子,而 4s 價軌態則有一對電子。
成鍵前,其中一個 4s 價電子會吸收能量,激化至 4p 軌態([Ar] 3d5 4s1 4p1)。 4s 和 4p 價軌態各有一粒不成對電子,加上五個具不成對電子的 3d 價軌態,Mn 原子中共有七個含有不成對電子的價軌態。這七個價軌態可分別形成七個共價鍵(例如在 MnO4- 中,Mn 與四個 O 原子形成 MnO4‑,其中有三個 Mn=O 雙鍵,另一個是 Mn-O- 單鍵)。
由於 4s 和 4p 同處於第四層,4p 是低能量空軌態,它與 4s 價軌態的能階相差不大,電子由 4s 激化至 4p 的所需的能量不多,可以藉著形成較多穩定的共價鍵來補償。
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2.
這裡所說的不具過渡性是指鈧的化合物,即鈧離子 Sc3+。在化學反應中,鈧只會形成 Sc3+,而不會形成其他帶其他電荷的陽離子。
過渡性的原因是原子具有部份填充的 (n-1)d 價軌態。Sc 的電子組態是 [Ar] 3d1 4s2,所以 Sc3+ 的電子組態是 [Ar]。由於 Sc3+ 的 3d 軌態全部空置,並非部份填充,所以不具過渡性。
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3.
同理,這裡所說的不具過渡性是指鋅的化合物,即鋅離子 Zn2+。在化學反應中,鋅只會形成 Zn2+,而不會形成其他帶其他電荷的陽離子。
Zn 的電子組態是 [Ar] 3d10 4s2,所以 Zn2+ 的電子組態是 [Ar] 3d10。由於 Zn2+ 的 3d 軌態全滿,並非部份填充,所以不具過渡性。
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4.
當 d 棟元素的原子失去電子,變成陽離子的時候,各軌態的能量會有所調整,與原本原子中的軌態能階高低有所不同。但只須記著: ns 的能階較 (n-1)d 的能階高,4s 電子首先被移除,然後是 (n-1)d 電子。例如:Mn ([Ar] 3d5 4s2),移除第一粒 4s 電子變成 Mn+,但它不能穩定存在;移除第二粒 4s 電子變成較穩定的 Mn2+;移除第三粒電子是 3d 電子,變成亦是穩定的 Mn3+。
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5.
Ti3+: [Ar] 3d1。Ti3+ 形成配位數 6 的絡合物,所用的空軌態是:四個空的 3d 軌態,一個空的 4s 軌態,以及一個空的 4p 軌態。
4p 可用,是因為它是低能量的空軌態,原因可參看題 1 最後一段。