hce_nsysu
111年
物理與化學
第 83 題
Arrange the following isoelectronic species in order of increasing ionic radius.
- A O$^{2-}$ > F$^-$ > Na$^+$ > Mg$^{2+}$
- B F$^-$ > O$^{2-}$ > Mg$^{2+}$ > Na$^+$
- C Mg$^{2+}$ > O$^{2-}$ > Na$^+$ > F$^-$
- D Na$^+$ > F$^-$ > Mg$^{2+}$ > O$^{2-}$
- E Mg$^{2+}$ > Na$^+$ > F$^-$ > O$^{2-}$
思路引導 VIP
若有不同離子的外圍電子數量完全相同，但原子核內的質子數（正電荷）卻有多有少，你認為哪一個離子能把外面的電子「拉得更近、縮得更小」呢？
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AI 詳解
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恭喜你精準地選出了正確答案！這題的核心在於理解等電子物種 (isoelectronic series) 的性質。當不同原子失去或得到電子後，若它們擁有相同的電子排列（本題中這四種離子皆具備 10 個電子，與氖原子相同），其離子半徑的大小就完全取決於原子核內的質子數。
有效核電荷對半徑的縮減
在電子數相同的情況下，質子數越多，對外層電子的吸引力就越大。我們可以觀察到這四者的原子序（即質子數）分別為：$O (8)$、$F (9)$、$Na (11)$、$Mg (12)$。由於 $Mg^{2+}$ 擁有最多的質子，產生的有效核電荷 (effective nuclear charge) 最強，會將外圍電子向內收縮得最緊，因此其半徑最小；反之，質子數最少的 $O^{2-}$ 對電子的束縛力較弱，半徑最大。
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