moea_joint
109年
[化學] 普通化學、無機化學
第 34 題
下列何種金屬離子具有 $d^6$ 的電子組態？
- A $\text{Mn}^{2+}$
- B $\text{Ni}^{2+}$
- C $\text{Fe}^{3+}$
- D $\text{Co}^{3+}$
思路引導 VIP
請回想一下，當過渡金屬原子要失去電子變成正離子時，電子會優先從哪一個軌域（能量主層較大的還是較小的）離開？接著，你可以觀察週期表，找出位於第九行（族）的元素，如果它一共失去了三個電子，扣除掉優先離開的那兩個電子後，它的 $d$ 軌域還會剩下幾個電子呢？
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轉移金屬離子的電子組態規律
恭喜你精準地選出正確答案！這題的核心在於掌握過渡金屬在游離過程中的電子排佈規律。對於第四週期的過渡金屬，中性原子的價電子分布在 $4s$ 與 $3d$ 軌域中。當這些原子失去電子形成陽離子時，有一個非常重要的原則：必須優先移除位於最外層的 $4s$ 電子，接著才依序從 $3d$ 軌域扣除剩餘的電子數。 以 $\text{Co}^{3+}$ 為例，鈷（$\text{Co}$）的原子序為 27，其基態電子組態為 $[\text{Ar}] 3d^7 4s^2$。當它形成三價陽離子時，我們會先扣除 2 個 $4s$ 電子，再從 $3d$ 軌域中扣除最後 1 個電子，計算下來 $(7+2) - 3 = 6$，最終結果正好是 $3d^6$。相較之下，$\text{Fe}^{3+}$ 則會形成趨於穩定的半充滿 $3d^5$ 組態。
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