110年:藥學二(第2次)

於原子放射光譜中,鈉原子由激發態回至基態時放出波長 589 nm 的光,係由下列何種電子遷移產生?

A3p→3d
B4s→4p
C3s→3p
D3p→3s

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是原子發射光譜 (Atomic Emission Spectroscopy, AES) 的基本原理,特別是鈉原子 (Sodium, Na) 的特徵光譜線——鈉 D 線 (Sodium D-line)

  1. 鈉原子的電子組態:鈉 (原子序 11) 的基態電子組態為 [Ne]3s1[Ne]3s^1。其最外層(價殼層)的電子位於 3s 軌域,這是能量最低的狀態(基態)。
  2. 激發與躍遷:當鈉原子吸收能量(如在火焰或電弧中)時,3s 電子會被激發到更高能量的軌域(如 3p, 4s, 3d 等)。
  3. 光譜發射:當處於激發態的電子不穩定並返回較低能階時,會以光子形式釋放能量。波長 589 nm 的黃光(即著名的鈉 D 線)對應於電子從 第一激發態 (3p) 返回 基態 (3s) 的能量差。

選項分析

  • A. 3p → 3d
    • 此選項描述電子從 3p 軌域移動到 3d 軌域。若為吸收光譜,電子會從低能階往高能階跑(3p → 3d 是升階),這是吸熱過程;若為發射光譜,應為高能階往低能階(如 3d → 3p)。且 589 nm 是鈉的主要共振線,涉及基態,此選項未涉及基態。
  • B. 4s → 4p
    • 此選項涉及的主

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