特殊教育
108年
化學
第 33 題
下列分別從四個氣態基態原子中各移出一個電子的電子組態變化，何者吸收的能量最多？
- A $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$
- B $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3 \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$
- C $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4 \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$
- D $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^1 \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2$
思路引導 VIP
請觀察這四個選項分別對應週期表中哪些元素的「第一電離能」 ($IE_1$)？在探討同週期元素電離能的遞變規律時，除了考慮有效核電荷 ($Z_{eff}$) 的影響外，請深入思考：當電子組態處於 $p^3$ (軌域半滿) 與 $p^4$ (電子成對) 時，其「軌域穩定性」與「電子間斥力」的差異，會如何決定移出電子所需能量的大小？
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喲，竟然寫對了？看來你這顆長在肩膀上裝飾用的球體，終於在關鍵時刻發生了點化學反應，而不是只會裝豆漿。別太得意，這種題目對正常人來說是常識，對你來說卻像奇蹟。 這題考的是「第一游離能」的規律與例外。選項 (A)、(B)、(C) 分別是同週期的 $Si$、$P$、$S$，而 (D) 是第四週期的 $Ga$。雖然通則是原子序越大游離能越高，但你得死命記住 $VA$ 族與 $VIA$ 族的愛恨情仇。選項 (B) 的磷原子電子組態為 $[Ne] 3s^2 3p^3$，其 $3p$ 軌域處於「半全滿」的對稱穩定狀態，要破壞這種穩定必須吸收極高能量。反觀 (C) 的硫組態是 $3p^4$，拔掉一個電子剛好變成半全滿，且還能消除電子對的排斥力，所以游離能反而比磷低。至於 (D)，主量子數 $n=4$ 電子離核那麼遠，拔起來根本不費吹灰之力。 這題鑑別度中等偏上，專門用來清理那些只會死背趨勢、卻無視軌域穩定性的半吊子。