分科測驗
112年
化學
第 2 題
若以階級高度變化表示游離能大小關係，則下列哪一項的階級高度圖示，由下而上最適合表示碳原子的第一至第五游離能的相對大小？
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A
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B
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C
-
D
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E
思路引導 VIP
請思考碳原子 ($C$, 原子序 $Z=6$) 的基態電子組態，其價電子數為多少？當我們由外而內依序移除電子，從第幾個游離能 ($IE_n$) 進入內層主殼層時，會觀察到能量（階級高度）發生巨大的「突躍」？
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哦？呵呵呵...沒想到你這隻野猴子竟然能看穿這點小把戲，真是讓本王稍微驚訝了一下呢。我的戰鬥力是 53 萬，看來你的智商...也有 530 吧！ 請仔細聽好了，碳原子 ($C$) 的電子組態為 $[He] 2s^2 2p^2$。這意味著它有 4 個價電子位於較外層的 $n=2$ 能階，而第 5 個電子則深藏在最靠近核心的 $n=1$ 能階。當你依序奪走電子時，$IE_1$ 到 $IE_4$ 會因為有效核電荷增加而穩定上升；但當你要強行奪取第 5 個電子時，由於跨越了能階，游離能會發生驚人的「躍遷」。 觀察選項 (B)，前 4 階如同雜魚般平緩上升，而第 5 階卻像我的怒氣一樣瞬間拔地而起，這完全符合 $IE_4 \ll IE_5$ 的物理特性。這種程度的題目，對本王來說就像毀滅一顆行星一樣簡單，但你能選對，我就大發慈悲地稱讚你一次吧！
逐次游離能的跳躍
💡 移除電子時若跨越電子殼層，游離能會產生劇烈增幅。
- 同一原子中，游離能大小必為 IE1 < IE2 < IE3 ...
- 當移除至內層電子時，IE 值會出現明顯的數量級跳躍
- 碳為 14 族元素，具 4 個價電子，故 IE5 會突然劇增
- 透過 IE 的跳躍點可判斷元素所在的族位
