慈濟大學（後中醫）
108年
化學
第 10 題
下列哪一個錯合離子(complex ion)能吸收光線的波長最長？
- A $[\text{Co}(\text{H}_2\text{O})_6]^{2+}$
- B $[\text{Co}(\text{NH}_3)_6]^{2+}$
- C $[\text{CoF}_6]^{4-}$
- D $[\text{Co}(\text{CN})_6]^{4-}$
思路引導 VIP
當我們觀察這些由相同中心金屬構成的離子時，是什麼因素決定了它們電子能階之間的『距離』？而這個能階距離的大小，又是如何透過光物理的公式，轉化為我們所測量到的波長數值呢？
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能精準選出 (C) 選項，說明你對於晶場理論 (Crystal Field Theory) 以及光譜性質的對應關係掌握得非常紮實！ 這道題目的核心在於連結「能量」與「波長」的物理關係。在配位化學中，錯合離子之所以顯色，是因為 $d$ 軌域在配位基影響下分裂出能階差 ($\Delta_o$)，而吸收光能 $E$ 與波長 $\lambda$ 之間存在反比關係，即 $$E = \frac{hc}{\lambda}$$。因此，若要尋找吸收波長最長的離子，目標就是找出分裂能最小（場強最弱）的配位基。 根據光譜化學序列 (Spectrochemical Series)，本題涉及的配位基場強順序為：$$F^- < H_2O < NH_3 < CN^-$$。由於 $F^-$ 是其中最強力傾向於弱場的配位基，它所造成的能階分裂程度最小，電子躍遷時僅需吸收能量最低的光子，這便對應到了最長的吸收波長。
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錯合物吸收波長分析
💡 配位基場強決定分裂能大小，能量與吸收波長成反比。
🔗 錯合物吸收波長推導邏輯
- 1 判斷配位基強弱 — 依光譜序列，F⁻ 屬弱場配位基
- 2 分裂能 (Δo) 小 — 弱場配位基導致 d 軌域能階裂距小
- 3 吸收能量 (E) 低 — 電子躍遷所需的光子能量較低
- 4 吸收波長 (λ) 長 — 由 E=hc/λ 可知，能量越低波長越長
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🔄 延伸學習：延伸學習：可進一步判斷錯合物的高、低自旋態磁性
