105年:藥學二(第2次)

下列何種電子能階的變化,與鈉鹽在火焰中加熱會發射出波長 589.3 nm 的黃光有關?

A2s→2p
B2p→3s
C3s→3p
D3p→3s

詳細解析

本題觀念:

本題考察原子發射光譜(atomic emission spectroscopy)中鈉的特徵黃光(589.3 nm)所對應的電子能階躍遷。鈉原子(Na)的外層電子位於第三層,基態為 3s。在火焰加熱時,3s 電子被激發至 3p;當電子從激發態回到基態時,釋放能量以光子形式發射,即產生 589.3 nm 的黃光。因此是 3p → 3s躍遷回落過程。

選項分析

(A) 2s→2p:屬於第二電子層內部的躍遷。鈉的基態電子組態為 1s22s22p63s11s^2 2s^2 2p^6 3s^1,2s 和 2p 均已填滿,無法發生此躍遷。不正確。

(B) 2p→3s:此為跨層躍遷(第二層到第三層),不符合鈉的特徵發射機制。火焰激發的是最外層 3s 電子,而非內層 2p。不正確。

(C) 3s→3p:這是激發過程(吸收能量),電子從基態 3s 被激發到 3p。題目問的是「發射黃光」,即**去激發(de-excitation)**的過程,方向相反。不正確。

(D) 3p→3s:電子從激發態(3p)回落至基態(3s),釋放出能量為 E=hc/λE = hc/\lambda 的光子,對應波長 589.3 nm(黃光)。這正是鈉的**D線(sodium D-line)**的成因,包含 589.0 nm 和 589.

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