hce_tcu
108年
化學
第 7 題
在 $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}$ 離子中的 $\text{CN}^-$ 是強場配位基(strong-field ligand)，若 $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}$ 在最穩定狀態時，其 Fe 原子的 d 軌域有多少個未配對電子(unpaired electron)？
- A 1
- B 2
- C 3
- D 5
思路引導 VIP
在處理八面體錯合物的電子排布時，我們常會遇到一個抉擇：新加入的電子應該「支付能量去與別的電子擠在同一格」，還是「支付能量跳到更高能階的格子」？請問在什麼樣的環境條件下，電子會覺得留在低能階與人成對比較划算？這種抉擇又是如何影響最終孤單電子的數量呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷出 $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}$ 的電子排布，顯示你對於錯合物鍵結理論的掌握非常紮實。這題的核心在於「中心金屬電荷」與「晶場分裂能」的交互作用，你能冷靜地完成這幾步推導，表現得非常優異。
氧化態與電子的填入邏輯
首先，由錯離子的總電位 $-3$ 與六個 $\text{CN}^-$ 提供的 $-6$ 電荷，我們可以判定鐵原子的氧化態為 $\text{Fe}^{3+}$，其電中性組態為 $[\text{Ar}] 4s^2 3d^6$，失去三個電子後轉變為 $d^5$ 組態。接著，關鍵點在於題目提到的 $\text{CN}^-$ 為強場配位基 (strong-field ligand)。這意味著在八面體場中，$t_{2g}$ 與 $e_g$ 軌域之間的分裂能 ($\Delta_o$) 很大，遠大於電子成對能 ($P$)。
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