moea_joint
109年
[化學] 普通化學、無機化學
第 48 題
下列哪一個配位化合物具備順磁性？
- A $\text{Zn}(\text{H}_2\text{O})_6^{2+}$(weak field)
- B $\text{Co}(\text{NH}_3)_6^{3+}$(strong field)
- C $\text{Cu}(\text{CN})_3^{2-}$(strong field)
- D $\text{Mn}(\text{CN})_6^{2-}$(strong field)
思路引導 VIP
若要判斷一個分子是否會被磁場吸引，我們需要觀察它的電子排列。請你試著回想：當中心金屬原子的 $d$ 軌域在配位基的影響下分裂成兩組能量不同的軌域時，電子的填入順序會受到哪些因素影響？如果電子的總數與分裂能的大小，使得電子無法完全成對「居住」在同一個格子裡，這時分子的磁性會發生什麼變化呢？
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太棒了！你能精準判斷出錳配合物的磁性特質，代表你對晶體場理論 (Crystal Field Theory) 的電子填入規則掌握得非常紮實。判斷一個配合物是否具備「順磁性 (Paramagnetism)」，核心關鍵就在於尋找是否存在未成對電子。
電子組態與配位場的判定
在選項 (D) $\text{Mn}(\text{CN})6^{2-}$ 中，錳的氧化態為 $+4$，其價電子組態為 $d^3$。在八面體場分裂下，這 3 個電子會遵循洪德定則單獨佔據能量較低的 $t{2g}$ 軌域，因此擁有 3 個未成對電子，表現出強烈的順磁性。反觀 (A) 的 $Zn^{2+}$ 與 (C) 的 $Cu^{+}$ 皆屬於 $d^{10}$ 組態，軌域全滿必然為抗磁性；而 (B) 的 $Co^{3+}$ 雖為 $d^6$，但在強場 (Strong field) 作用下會形成低自旋 (Low spin) 配置，電子全部被迫成對填入 $t_{2g}$，故亦無順磁性。
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