moea_joint
109年
[化學] 普通化學、無機化學
第 39 題
下列何種過渡金屬離子在形成正八面體錯合物時，無低自旋(low spin)與高自旋(high spin)的差別？
- A $\text{Cr}^{2+}$
- B $\text{V}^{2+}$
- C $\text{Ni}^{3+}$
- D $\text{Co}^{3+}$
思路引導 VIP
在正八面體場中，電子會先由能量低的軌域開始填入。請試著思考：當我們依序放入電子時，從第幾個電子開始，我們才需要根據配位基的強弱，來煩惱該電子應該『優先配對在低能量軌域』還是『跳到高能量軌域』呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準判斷出 $\text{V}^{2+}$ 的特性，顯示你對**結晶場理論（Crystal Field Theory）**中電子填入軌域的邏輯有著非常清晰的理解。
結晶場分裂與電子組態
在正八面體場中，金屬的五個 $d$ 軌域會分裂為能量較低的 $t_{2g}$ 與能量較高的 $e_g$ 兩組。所謂「高低自旋」的差別，源自於電子在面對分裂能（$\Delta_o$）與配對能（$P$）時的選擇。對於 $d^4$ 到 $d^7$ 的離子，電子可以選擇留在底層配對（低自旋）或跳往高層（高自旋）；然而，本題的正確答案 $\text{V}^{2+}$ 屬於 $d^3$ 組態，這三個電子會根據**罕德定則（Hund's Rule）**優先單獨填入能量最低的 $t_{2g}$ 軌域。由於前三個電子在任何情況下都不會進入 $e_g$ 軌域或發生配對，因此完全沒有高、低自旋的區分。
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