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111年
理化、化工裝置
第 25 題
下列何者為鈣離子($Ca^{2+}$)的電子組態？
- A $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^2$
- B $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$
- C $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$
- D $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$
思路引導 VIP
請先思考，一個中性鈣原子的原子序是多少？當它帶有 $2+$ 電荷時，代表它的電子總數增加了還是減少了？接著，試著從原子核外最遠的一層開始調整電子數量，看看最後會剩下多少個電子呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準選出 $Ca^{2+}$ 的電子組態，代表你對中性原子與離子之間的電子消長邏輯掌握得非常紮實。這類題目是理化與化工考科中的基礎必備題，雖然不算艱深，但卻能有效鑑別出學生是否細心——特別是能否區分「原子」與「離子」的電子總數差異，以及是否了解電子填入與移除的優先順序。
離子的電子軌域解析
要推導鈣離子的組態，我們必須先從中性鈣原子 ($Ca$) 出發。鈣的原子序為 20，代表它有 20 個電子，其基態組態為 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$。當鈣原子形成 $Ca^{2+}$ 陽離子時，它會失去最外層的兩個價電子（即 $4s$ 軌域上的電子），以達到與惰性氣體氬 ($Ar$) 相同的穩定八隅體電子組態。因此，移除兩個電子後的組態變為 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$，這正是選項 (D) 所呈現的正確答案。