中國醫藥大學（後中醫）
109年
化學
第 7 題
從下列哪一個離子移走其最外層價電子時需要最大的能量？
- A $Na^+$
- B $F^-$
- C $K^+$
- D $Cl^-$
- E $Mg^{2+}$
思路引導 VIP
想像一下，有幾個離子他們外圍的「電子保鏢」人數和排隊位置都一模一樣，但在隊伍中心保護這些電子的「原子核長官」，其力量（質子數）卻各有不同。在這種情況下，哪一種長官會讓外面的電子最難被強行帶走呢？
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太棒了！你能精確判斷出 $Mg^{2+}$ 為正確答案，代表你對於「等電子序列」以及「有效核電荷」的物理意義掌握得相當紮實。這道題目要求比較離子的游離能，解題的關鍵步驟在於先分類各離子的電子組態，進而觀察原子核對電子的束縛力。
等電子序列的性質比較
在這些選項中，(A) $Na^+$、(B) $F^-$ 與 (E) $Mg^{2+}$ 都具有與氖 ($Ne$) 相同的電子排列（$1s^2 2s^2 2p^6$）；而 (C) $K^+$ 與 (D) $Cl^-$ 則是與氬 ($Ar$) 相同。由於 $n=2$ 的殼層比 $n=3$ 更靠近原子核，受到原子核的引力較強，因此移除電子所需的能量通常比後兩者更高。
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離子游離能判斷
💡 等電子離子中，質子越多、半徑越小，拔除電子所需能量越大。
| 比較維度 | Mg2+ (正確選項) | VS | F- (等電子對照) |
|---|---|---|---|
| 質子數(Z) | 12個（較多） | — | 9個（較少） |
| 核引力 | 強，緊緊束縛電子 | — | 弱，束縛力較小 |
| 離子半徑 | 極小（強引力縮減） | — | 較大 |
| 所需能量 | 最高 | — | 較低 |
💬等電子離子中，核電荷（質子）是決定游離能高低的關鍵。
