關於軌域半滿(何種情況之下)

何謂軌域半滿呢?
在同一亞層中（通常並不考慮 s 亞層），若各軌域都填入一粒電子，因為每個軌域最多可填入兩粒電子，所以這亞層的軌域半滿。
例如 N 的基態電子組態是 1s² 2s² 2p³，在 2p 亞層的三個 2p 軌域每個填入了 1 粒電子，所以 N 原子的 2p 軌域半滿。
例如 Mn 的基態電子組態是 [Ar] 3d⁵ 4s²，在 3d 亞層的五個 3d 軌域每個填入了 1 粒電子，所以 Mn 原子的 3d 軌域半滿。


何種情況之下才要使用軌域半滿呢?
如上述，當某電子數目達致某亞層最高電子數目的一半時（通常不考慮 s 亞層），該原子的亞層便達致軌域半滿。
因為半滿的同能階軌域具額外穩定性，所以某些原來接近軌域半滿的原子，藉著電子轉移而達致軌域半滿。例如 Cr 原子，根據填入電子的原則，其基態電子組態應是 [Ar] 3d⁴ 4s²。但因為半滿的同能階軌域具額外穩定性，所以它會把一粒 4s 電子轉移至 3d 亞層，基態電子組態變成 [Ar] 3d⁵ 4s¹，使 3d 亞層的軌域半滿，達致更穩定的電子組態。


為什麼有些就不用使用?
原子或離子中，所有亞層的電子數目均不能達致該亞層的最高電子數目一半時，就不用考慮軌域半滿這問題。
例如 Ni²⁺ 離子的電子組態是 [Ar] 3d⁸，各亞層不是軌域全滿，便是與半滿的數目相差很遠，故此不必考慮軌半滿的問題。


軌域半滿是在哪種時候要用?
因為半滿的同能階軌域具額外穩定性，所以當涉及電子組態的穩定性和能量時，便要考慮到是否有軌域半滿的問題。
例如以上 Cu 的電子組態是 [Ar] 3d⁵ 4s¹ 的問題。
又例如考慮原子的離解能（從一莫耳氣態原子中移除一莫耳電子形成一莫耳氣態陽離子所需的能量）的時候，解離能沿周期由左至右上升，但 N 的解離能高於 O，原因主要是 N 的電子組態是 1s² 2s² 2p³，2p 軌域半滿，有額外穩定性，需用較多能量才能移除一粒 3p 電子。


還是只有某些元素才要用呢?
重複答案一次：當涉及電子組態的穩定性和能量時，便要考慮到是否有軌域半滿的問題。

2011-01-13 03:22:29 補充：
以上的「解離能」應是「游離能」。

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若價軌域已全滿(如s2、p6、d10、f14)或半滿(如p3、d5、f7)，因電子雲對稱，故游離能較大p orbital 全滿(鈍氣組態)，IE同列最大‚p orbital 半滿(s，d全滿)，IE較鄰者高例如:7N 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1 <說明>7N的質子數比8O少1，但因N的2p軌域為半滿，而O的2p軌域非半填滿，故N的游離能大於O但是，7N的質子數比9F少2，故N的原子核吸引電子力量較F少，因而N的游離能小於F
∴游離能 O<N<F

http://content.edu.tw/senior/chemistry/tp_sc/content1/number3/1/9-4.htm
這是網路上找到的資料

會討論是不是半滿是看其穩定性
原則上和全滿一樣~只是半滿效果比較沒那麼明顯
而比較常在討論的是B族