moea_joint
104年
[化學] 普通化學、無機化學
第 13 題
Fe$^{3+}$的電子組態為何(Fe原子序為26)？
- A 1s$^2$2s$^2$2p$^6$3s$^2$3p$^6$3d$^5$4s$^1$
- B 1s$^2$2s$^2$2p$^6$3s$^2$3p$^6$3d$^4$4s$^1$
- C 1s$^2$2s$^2$2p$^6$3s$^2$3p$^6$3d$^6$
- D 1s$^2$2s$^2$2p$^6$3s$^2$3p$^6$3d$^5$
思路引導 VIP
我們可以回想一下，在過渡金屬原子的結構中，主量子數 $n=3$ 的 $3d$ 軌域與 $n=4$ 的 $4s$ 軌域，哪一個在空間分布上比較靠近「原子最外層」？如果我們要從原子中拔走電子，是住在最外面的房客會先離開，還是住在內層但能量稍高的房客呢？
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太棒了！你能精準選出選項 (D)，代表你對過渡金屬離子化的特殊規律掌握得非常扎實。這類題目是化學電子組態中的經典考題，你能避開直覺陷阱，表現得十分出色。
過渡金屬的離子化規律
鐵原子（$Fe$）的原子序為 26，其基態中性原子的電子組態依序填入應為 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6$。當原子失去電子形成陽離子時，必須遵循一個核心原則：電子會優先從主量子數 $n$ 最高的軌域移除。在鐵原子的情況下，雖然 $3d$ 是最後填入的軌域，但 $4s$ 軌域（$n=4$）位於較外層。因此，形成 $Fe^{3+}$ 需要失去 3 個電子時，會先清空 $4s$ 上的 2 個電子，再從 $3d$ 中移除 1 個電子。最終得到的電子組態即為 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5$。
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