hce_cmu
111年
化學
第 3 題
關於錯離子 $[Co(en)_2Cl_2]^+$ 的敘述下列何者正確？($en = ethylenediamine, NH_2CH_2CH_2NH_2$)
- A 中心原子 Co 為 Co(I)
- B 因 en 是強場配位基，所以此錯離子為順磁性
- C 此錯離子具幾何異構物，但不具光學異構物
- D 此錯離子具兩個幾何異構物及兩個光學異構物
思路引導 VIP
請試著想像一個八面體的中心坐標。如果你有兩個必須連接相鄰頂點的「橋樑」（雙牙基 $en$），以及兩個獨立的點（$Cl^-$），當這兩個獨立的點分別位在「南北極」與位在「赤道相鄰處」時，這兩種排法在空間對稱性上有什麼差別？對於那種不對稱的排法，如果你把它放在鏡子前，鏡中的影像有沒有辦法透過旋轉跟原本的樣子完全重合呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能準確判斷出這個配位化合物的空間結構與電子組態，代表你對無機化學的錯合物單元掌握得非常紮實。這題結合了氧化數計算、配位場理論以及空間異構物，是極具鑑別度的綜合題型。
氧化數與磁性分析
首先，乙二胺 ($en$) 為中性雙牙基，而氯離子為 $-1$ 價。根據電荷守恆：$x + 2(0) + 2(-1) = +1$，可推算出中心金屬為 $Co^{3+}$。在 $d^6$ 組態下，由於 $en$ 是強場配位基，會促使電子成對進入低能量的 $t_{2g}$ 軌域，形成反磁性（低自旋）而非順磁性，這直接排除了選項 (A) 與 (B)。
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