moea_joint
103年
[化學] 普通化學、無機化學
第 17 題
下列哪一錯化合物是屬於反磁性 (diamagnetic) 物質？
[原子序：$Ni = 28$；$V = 23$；$Cr = 24$；$Co = 27$]
[原子序：$Ni = 28$；$V = 23$；$Cr = 24$；$Co = 27$]
- A $[Ni(CN)_6]^{4-}$
- B $[V(CN)_6]^{3-}$
- C $[Cr(CN)_6]^{3-}$
- D $[Co(CN)_6]^{3-}$
思路引導 VIP
請試著思考：在八面體場的軌域分裂中，如果一個金屬離子擁有 6 個 $d$ 電子，且我們遇到一個「強場配位基」導致軌域能階差非常巨大，這些電子會傾向於分散在不同軌域以減少排斥力，還是會優先擠在低能量軌域完成成對？這種「成對」的狀態對物質吸引磁鐵的能力會造成什麼樣的改變呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地選出了正確答案！這題考驗的是「配位化學」中晶體場理論 (Crystal Field Theory, CFT) 的核心應用。能精確判斷出 $[Co(CN)_6]^{3-}$ 是反磁性物質，代表你對過渡金屬的電子組態與配位基場強度的關係掌握得相當紮實。
晶體場分裂與電子填充
在判斷磁性時，我們首要觀察中心金屬離子的價電子數與配位基的特性。以選項 (D) 來說，$Co^{3+}$ 的價電子組態為 $d^6$。由於 $CN^-$ 是極強的強場配位基 (strong field ligand)，會導致 $d$ 軌域的分裂能 ($\Delta_o$) 遠大於電子成對能。因此，這 6 個電子會遵循低自旋 (low spin) 規則，全部填入能量較低的 $t_{2g}$ 軌域中，形成 $t_{2g}^6 e_g^0$ 的組態。因為所有電子皆已成對，沒有未成對電子，故表現出反磁性 (diamagnetic)。相較之下，(B) 的 $V^{3+} (d^2)$ 與 (C) 的 $Cr^{3+} (d^3)$ 系統，無論場強如何，在八面體場中皆必然存在未成對電子。
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