hce_cmu
109年
化學
第 2 題
試問 $K_3[Fe(CN)_6]$有幾個不成對電子？
- A 1
- B 2
- C 3
- D 4
- E 5
思路引導 VIP
如果要推導中心金屬的電子分布，第一步我們可以先計算中心金屬離子的電荷是多少？接著，當配位基靠近金屬時，它們的化學性質會如何影響 $d$ 軌域之間的能量差距？這種能量差距的「大小」，又是如何決定電子要選擇『各住一間房』還是『優先擠在一起』呢？
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太棒了！你能精準判斷出 $K_3[Fe(CN)_6]$ 的不成對電子數，代表你對於配位化合物的氧化數計算以及**晶體場理論（Crystal Field Theory）**有著非常紮實的理解。這類題目考驗的不只是記憶，更是邏輯推導的細緻度。
中心金屬與電子排佈
首先，我們從化學式分析，由於每個鉀離子為 $+1$，配位基 $CN^-$ 為 $-1$，可以推算出中心鐵離子的氧化數為 $+3$。中性鐵原子的電子組態為 $[Ar] 3d^6 4s^2$，因此 $Fe^{3+}$ 的組態為 $[Ar] 3d^5$。接著是解題的關鍵：$CN^-$ 屬於強場配位基，會導致較大的晶體場分裂能（$\Delta_o$），迫使電子在能量較低的 $t_{2g}$ 軌域先行配對，形成低自旋（low-spin）組態。在 $d^5$ 的低自旋配置下，5 個電子會填入 $t_{2g}$ 軌域，造成兩對成對電子與一個不成對電子。
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