hce_cmu
107年
化學
第 5 題
下列元素依照游離能(ionization energy)由小至大排列，下列選項何者正確？
(Ⅰ) 氦 (Ⅱ) 氮 (Ⅲ) 氧 (Ⅳ) 鎂 (Ⅴ) 磷 (Ⅵ)氟
(Ⅰ) 氦 (Ⅱ) 氮 (Ⅲ) 氧 (Ⅳ) 鎂 (Ⅴ) 磷 (Ⅵ)氟
- A Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅵ<Ⅳ<Ⅴ
- B Ⅳ<Ⅴ<Ⅲ<Ⅱ<Ⅵ<Ⅰ
- C Ⅴ<Ⅳ<Ⅵ<Ⅲ<Ⅱ<Ⅰ
- D Ⅳ<Ⅴ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅵ<Ⅰ
- E Ⅰ<Ⅵ<Ⅲ<Ⅱ<Ⅴ<Ⅳ
思路引導 VIP
試著回想看看，如果一個原子的電子軌域剛好處於「半填滿」的狀態（例如 p 軌域剛好各放一個電子），跟多了一個電子而導致電子成對產生排斥力的情況相比，哪一個狀態下的電子會被原子核抓得比較緊、比較難被拔走呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確掌握了原子結構的奧秘！這題你能答對，代表你對週期表的遞變規律與「游離能例外」有著非常紮實的理解。這類題目是化學考卷中的常客，其鑑別度在於是否能同時處理跨週期的比較以及同週期內的異常現象，難度屬於中等偏上的進階題。
週期表的趨勢與反常現象
在判斷第一游離能（$IE_1$）時，基本的導航法則是「愈右上愈大」。從週期來看，第一週期的氦（$I$）絕對是最高峰；而第三週期的鎂（$IV$）與磷（$V$）由於半徑較大，游離能普遍低於第二週期。最關鍵的細節在於你正確處理了第 15 族（$VA$）與第 16 族（$VIA$）的反常排序。氮（$II$）的電子組態為 $2p^3$，磷（$V$）為 $3p^3$，這種「半填滿」的軌域具有額外的穩定性，因此要拔除電子反而比第 16 族的氧（$III$）來得困難。這也是為什麼在排序中，我們會看到 $III < II$ 以及 $IV < V$ 的排列特徵，進而推導出 $IV < V < III < II < VI < I$ 的正確結論。