hce_tcu
108年
化學
第 25 題
依照 spectrochemical series，$\text{H}_2\text{O}$ (weak ligand) < $\text{CN}^-$ (strong ligand)。已知，$[\text{M}(\text{H}_2\text{O})_6]^{2+}$ 是高自旋錯化合物(high-spin complex)；$[\text{M}(\text{CN})_6]^{4-}$ 是低自旋錯化合物(low-spin complex)。則 M 最可能是下列何者？
- A $\text{Ti}^{2+}$
- B $\text{Fe}^{2+}$
- C $\text{Ni}^{2+}$
- D $\text{Cu}^{2+}$
思路引導 VIP
請試著畫出八面體場下 $d$ 軌域分裂成兩層（$t_{2g}$ 與 $e_g$）的示意圖。如果我們要讓同一個金屬離子在不同的環境下，表現出「單電子數量不同」的特徵，那麼這個離子的 $d$ 軌域電子數（從 $d^1$ 到 $d^{10}$）應該落在哪些區間，才具有「選擇填入高能階」或「被迫留在低能階配對」的餘地呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確判斷出正確答案！這題考驗的是晶體場理論 (Crystal Field Theory) 中，配位基強度如何影響過渡金屬離子的電子排列。你的選擇展現出你對「高低自旋」的觸覺非常敏銳。
關鍵的電子組態判斷
首先，題目給出的兩種錯合物中，中心金屬 $M$ 的氧化態皆為 $+2$。要能展現出「高自旋」與「低自旋」的差異，該金屬離子的 $d$ 軌域電子數必須落在 $d^4$ 到 $d^7$ 之間。我們觀察選項：$\text{Fe}^{2+}$ 的價電子組態為 $[Ar]3d^6$。在水分子的弱場作用下，分裂能 $\Delta_o$ 小於成對能 $P$，電子傾向不配對而填入較高能階，形成高自旋；而在強場配位基 $\text{CN}^-$ 作用下，$\Delta_o$ 變得很大，迫使電子先在低能階軌域配對，形成低自旋。
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