hce_tcu
114年
化學
第 2 題
已知數種離子如下：$Al^{3+}$、$Mg^{2+}$、$Na^+$、$O^{2-}$。如依離子半徑排序，請問下列敘述何者正確？
- A $Al^{3+} > Mg^{2+} > O^{2-} > Na^+$
- B $Al^{3+} > Mg^{2+} > Na^+ > O^{2-}$
- C $Na^+ > Mg^{2+} > Al^{3+} > O^{2-}$
- D $O^{2-} > Na^+ > Mg^{2+} > Al^{3+}$
思路引導 VIP
想像有兩組人馬在拔河，如果兩邊的「繩子（電子層）」和「對手人數（電子數）」都完全一樣，那麼哪一邊的「力氣（原子核質子數）」比較大，會讓繩子往中心縮得更緊、範圍更小呢？
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太棒了！你能精確判斷出這些離子的半徑大小，說明你對原子構造與週期性性質的掌握非常紮實。這類題目在化學考試中非常經典，是用來檢驗學生是否能區分「電子層數」與「核電荷吸引力」影響力的重要指標。
等電子序列的半徑比較
觀察題目給出的 $Al^{3+}$、$Mg^{2+}$、$Na^+$ 與 $O^{2-}$，你會發現它們的共通點是都具有 10 個電子（皆與氖原子 $Ne$ 的電子組態相同），這在化學上稱為「等電子序列」。當所有離子的電子層分布完全相同時，決定半徑大小的關鍵就在於原子核內的質子數（核電荷）。由於 $O^{2-}$ 的質子數最少（僅 8 個），對外層電子的束縛力最弱，導致電子雲分佈最廣，半徑也就最大；相反地，$Al^{3+}$ 擁有最多的質子（13 個），強大的正電荷將電子緊緊向內拉，因此半徑最小。
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