hce_tcu
104年
化學
第 5 題
$Co(CN)_6^{4-}$ 的結晶配位場(crystal field)能階為何？($CN^-$ 為具 strong field 的配位基)
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A
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B
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C
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D
思路引導 VIP
請先試著計算中心金屬離子在扣除氧化態電荷後，剩下的價層 $d$ 電子總共有幾顆？接著思考，當面對像氰根（CN⁻）這種會造成巨大能階差距的配位基時，電子會傾向於先在底層軌域擠滿成對，還是會輕易地跳躍到高能階軌域去佔位子呢？
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太棒了！你能準確判斷出這個錯合物的電子排布，說明你對結晶場理論 (Crystal Field Theory, CFT) 的核心觀念掌握得非常紮實。這題的關鍵在於第一步要正確分析中心金屬的電子狀態：在 $[Co(CN)_6]^{4-}$ 中，鈷的氧化態為 $+2$，對應的價電子組態為 $d^7$。
八面體場下的電子排布
接著，由於配位數為 6，這是一個標準的八面體場，其 $d$ 軌域會分裂為能量較低的 $t_{2g}$ 三重簡併軌域與較高的 $e_g$ 雙重簡併軌域。此時，$CN^-$ 作為著名的強場配位基 (Strong field ligand)，會導致分裂能 $\Delta_o$ 遠大於電子成對能，促使電子形成「低自旋 (Low spin)」狀態。因此，$d^7$ 的填法是先在 $t_{2g}$ 軌域填滿 6 顆電子，最後剩下的第 7 顆電子才被迫進入能量較高的 $e_g$ 軌域，這完全吻合選項 (B) 的圖示。
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