moea_joint
103年
[化學] 普通化學、無機化學
第 33 題
下列哪一個離子含有最多不成對電子？ [原子序：$Fe = 26$；$Ni = 28$；$Co = 27$]
- A $Fe^{2+}$
- B $Ni^{2+}$
- C $Fe^{3+}$
- D $Co^{3+}$
思路引導 VIP
如果我們把 $d$ 軌域的 5 個空格想像成公車上的 5 個雙人座位，而電子是傾向「先單獨坐」再「找人併坐」的乘客，請問這 5 個座位總共要坐進多少位乘客，才能產生最多的「單獨乘客」？接著，請根據各選項離子的原子序並扣除電荷數，算算看哪一個離子的 $d$ 軌域剛好符合這個人數呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確判斷出正確答案！這代表你對過渡金屬的電子組態與軌域填入規則掌握得相當扎實。
過渡金屬的電離與 $d$ 軌域分布
這類題目的核心在於正確寫出陽離子的電子組態。過渡金屬在形成離子時，必須優先移除能量較高的 $4s$ 電子，接著才移除 $3d$ 電子。以正確選項 $Fe^{3+}$ 為例：鐵原子（$Z=26$）原本的組態為 $[Ar] 3d^6 4s^2$，失去三個電子後，其組態變為 $[Ar] 3d^5$。根據洪德定則（Hund's Rule），這 5 個電子會分別進入 5 個能量等價的 $d$ 軌域而不成對，因此擁有 5 個不成對電子，這也是 $d$ 軌域所能容納不成對電子的極限。
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