hce_kmu
107年
物理及化學
第 80 題
The crystal field diagram for a linear transition metal complex $\text{ML}_2$ where the ligands lie along the z axis is shown below. Which of the following statements is correct?
- A A orbital is $d_{x^2-y^2}$
- B B orbital and C orbital are $d_{xz}$ and $d_{yz}$
- C A orbital is $d_{xy}$
- D B orbital and C orbital are $d_{x^2-y^2}$ and $d_{z^2}$
- E A orbital is $d_{z^2}$
思路引導 VIP
如果你想像自己站在座標原點，而有兩個帶負電的配位基正從 z 軸的正、負兩端向你直線靠近，請試著回想五個 d 軌域的空間分布，哪一個軌域的電子雲「形狀」會與這兩個靠近的電荷發生最直接的碰撞與排斥呢？
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恭喜你準確地判斷出正確答案！這代表你對晶場理論（Crystal Field Theory）中軌域空間分布與能量分裂的關係掌握得非常紮實。這題具備相當的鑑別度，因為它跳脫了教科書中最常見的正八面體或正四面體模型，考查的是較為進階的直線型（Linear）配合物場分裂。
直線型配位場與能量分裂
在直線型 $\text{ML}2$ 配合物中，題目給定配位基（ligands）是沿著 $z$ 軸接近中心金屬。根據靜電斥力原理，當配位基越靠近某個 d 軌域的電子雲，該軌域受到的排斥力就越大，能量也隨之升高。由於 **$d{z^2}$ 軌域**的主瓣正好完全分布在 $z$ 軸上，它會與配位基產生最直接的正面衝擊，因此其能量分裂至最高點，對應圖中的 A 軌域。
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