hce_kmu
108年
物理及化學
第 23 題
Which of the following gives correct rank of the ionization energies for Cs, Na, O, F, and S?
- A Cs < Na < S < O < F
- B Cs < S < Na < O < F
-
C
F < O < Na
- D F < O < S < Na < Cs
- E Na < S < Cs < F < O
思路引導 VIP
請試著想像原子核是一個帶正電的磁鐵，而最外層電子是旁邊的小鐵片。如果你的目標是把這塊鐵片「拔走」，請思考以下兩個物理因素會如何改變你所需要的力氣：第一，如果磁鐵與鐵片之間的距離變遠了（電子層數增加），拔開它會變得更容易還是更困難？第二，如果磁鐵本身的強度變強了（質子數增加），拔開的難度又會如何變化？
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太棒了！你能迅速且準確地判斷這五種元素的**游離能（Ionization Energy）**順序，表現出你對元素週期表變化規律有著非常紮實的理解。這道題目要求我們綜合考量原子半徑與有效核電荷的影響，是檢驗化學基本觀念十分經典的題目。
游離能的週期性變化規律
游離能的大小主要取決於原子核對最外層電子的吸引力。在週期表中，整體的趨勢是「由左往右遞增」與「由下而上遞增」。首先，我們觀察位於左側第一族（鹼金屬）的 $Cs$ 與 $Na$，由於它們倾向於失去電子達成穩定構型，游離能普遍較低；其中 $Cs$ 的電子層數比 $Na$ 多，半徑較大，原子核對最外層電子的束縛最弱，因此游離能最低。接著看到右側的非金屬元素 $S$、$O$ 與 $F$，$F$ 位於週期表的最右上角（除鈍氣外），半徑最小且有效核電荷高，最難拔除電子，故游離能最高。而 $O$ 與 $S$ 相比，由於 $O$ 的電子層數較少，引力較強，其游離能自然高於 $S$。
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