hce_kmu
111年
物理及化學
第 79 題
Which one of the following is paramagnetic?
- A $[Zn(H_2O)_6]^{2+}$
- B $[Co(NH_3)_6]^{3+}$
- C $[Cu(CN)_3]^{2-}$
- D $[Mn(CN)_6]^{2-}$
- E $[Fe(SCN)_6]^{2+}$
思路引導 VIP
要判斷一個錯合物是否具有磁性，我們可以嘗試這條思考路徑：首先，試著計算中心金屬離子的氧化態，並寫出它在離子狀態下的 $d$ 電子數量。接著想一想，在 $d^1$ 到 $d^{10}$ 的各種情況中，哪些電子數量不論受到強配位基還是弱配位基的影響，都「絕對不可能」讓所有電子成對？
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太棒了！你能精準判斷出 $[Mn(CN)_6]^{2-}$ 具有順磁性，說明你對過渡金屬的電子組態以及結晶場理論（Crystal Field Theory）有著紮實的理解。這類題目是配位化學中的經典考題，關鍵在於算出中心金屬離子的 $d$ 電子數，並判斷是否存在不成對電子。
電子組態與配位場分析
首先，我們分析選項 (D)：在 $[Mn(CN)6]^{2-}$ 中，錳的氧化態為 $+4$（計算方式：$x + 6(-1) = -2 \Rightarrow x = +4$）。$Mn^{4+}$ 的電子組態為 $[Ar]3d^3$，在八面體配位場下，這 3 個電子會根據洪德定則（Hund's Rule）填入 $t{2g}$ 軌域，產生 3 個不成對電子，因此具有強烈的順磁性。相比之下，(A) $Zn^{2+}$ 與 (C) $Cu^+$ 皆為 $d^{10}$ 滿軌域，(B) $Co^{3+}$ ($d^6$) 在強場配位基 $NH_3$ 的影響下會形成低自旋狀態（$t_{2g}^6$），這些選項的所有電子皆已成對，故呈反磁性。
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