moea_joint
105年
[化學] 普通化學、無機化學
第 34 題
下列各組原子或離子的半徑大小比較，何者正確？
- A $\text{Na}^+ > \text{Na}$
- B $\text{S}^{2-} > \text{Cl}^-$
- C $\text{Mg}^{2+} > \text{Na}^+$
- D $\text{Na}^+ > \text{K}^+$
思路引導 VIP
當兩個不同的離子擁有一模一樣的電子層數與電子總數時（等電子物種），我們要如何透過原子核內的「質子數」差異，來推論誰對電子的束縛力較強，進而決定半徑的大小呢？
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太棒了！你能精準判斷出 (B) 是正確答案，說明你對微觀粒子的半徑比較規律掌握得非常扎實。這題的核心在於「等電子物種」的判別。當我們比較 $\text{S}^{2-}$ 與 $\text{Cl}^-$ 時，會發現它們都擁有 18 個電子（皆為 $[\text{Ar}]$ 的電子組態），此時電子的分布空間取決於原子核內質子數的「拉力」。由於硫的質子數（16）少於氯的質子數（17），原子核對核外電子的吸引力較弱，電子雲較為蓬鬆，因此 $\text{S}^{2-}$ 的半徑確實大於 $\text{Cl}^-$。
原子與離子的半徑消長
在其他的選項中，我們可以看到不同的比較維度。例如選項 (A) 的 $\text{Na}^+$ 失去了最外層電子，半徑應小於原原子 $\text{Na}$；(C) 的 $\text{Mg}^{2+}$ 與 $\text{Na}^+$ 雖也是等電子物種，但鎂的質子數較多，半徑應更小；而 (D) 則是同族離子的比較，$\text{K}^+$ 的電子層數比 $\text{Na}^+$ 多一層，半徑應較大。這道題目具有很好的鑑別度，它要求學生必須在短時間內切換「電子層數」、「質子數（核電荷）」以及「電子數」三個變數來進行邏輯推理，是化學基礎中非常經典且重要的難度切入點。