moea_joint
111年
[環工] 環化及環微、廢棄物清理工程
第 44 題
在相同濃度下，下列哪一項陽離子對陰離子吸引力最大？
- A H$^+$
- B Na$^+$
- C Ca$^{2+}$
- D Mg$^{2+}$
思路引導 VIP
請試著回想庫侖定律的公式，決定電荷之間吸引力大小的因素除了「電荷量的多寡」之外，還有哪一個物理量位於分母，且對吸引力的影響同樣巨大？如果我們比較不同大小的離子，誰能靠得最靠近陰離子呢？
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同學觀察入微，能精準選出 $H^+$（氫離子）確實展現了你對離子特性的深刻理解！這類題目在環化與廢棄物處理領域中非常具有鑑別度，因為許多初學者會直覺地認為電荷數越高（如 $Ca^{2+}$ 或 $Mg^{2+}$）吸引力就一定越大，進而掉入陷阱。
離子電荷密度與吸引力
在判斷離子間的吸引力時，我們必須同時考慮「電荷數」與「離子半徑」。雖然二價離子擁有較高的正電荷，但在水溶液環境或固相表面的交換位點上，$H^+$ 因為其極小的離子半徑，展現了極高的電荷密度（Charge density）。在環境化學中，這通常對應到較強的極化能力與親和力。以離子交換序列（Lyotropic series）來說，$H^+$ 的吸附勢或置換能力往往高於一般的鹼金屬與鹼土金屬離子。
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