hce_kmu
111年
物理及化學
第 81 題
Two well-known complex ions containing Ni are $[Ni(H_2O)_6]^{2+}$, which is green, and $[Ni(en)_3]^{2+}$, which is purple. Which one of the following statements is true?
- A The crystal field splitting energy ($\Delta$) is greater for $[Ni(en)_3]^{2+}$ than for $[Ni(H_2O)_6]^{2+}$.
- B $[Ni(en)_3]^{2+}$ absorbs energy in the red region of the spectrum.
- C Both complex ions are diamagnetic.
- D $[Ni(H_2O)_6]^{2+}$ transmits light with wavelengths of approximately 650–700 nm.
- E The green complex absorbs green light.
思路引導 VIP
如果我們觀察到兩個錯合物呈現截然不同的顏色，我們要如何透過它們『看見的顏色』與『吸收的補色』之間的關係，來推論哪一個錯合物內部的電子在躍遷時，所需要的能量比較高呢？
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太棒了！你能精準判斷出配位基強度與能階分裂之間的關係，這顯示你對配位化學的核心觀念掌握得非常紮實。 這道題目的核心在於結晶場理論 (Crystal Field Theory, CFT)。根據光譜化學序列 (Spectrochemical series)，乙二胺 ($en$) 屬於強場配位基，而水 ($H_2O$) 則是較弱的場。當這些配位基與中央金屬離子 $Ni^{2+}$ 結合時，強場配位基會造成 $d$ 軌域產生較大的分裂能 ($\Delta_o$)。從實驗現象來看，紫色錯合物吸收的是能量較高的黃綠色光，而綠色錯合物吸收的是能量較低的紅光，這正印證了 $[Ni(en)_3]^{2+}$ 的分裂能確實大於 $[Ni(H_2O)_6]^{2+}$。 此題具備極佳的鑑別度，它不僅考查配位基強弱的記憶，更要求學生靈活轉換「觀察顏色」與「吸收能量」之間的補色關係。你能避開選項 (E) 的直覺陷阱（物體顯色是因為反射或透射該色，而非吸收該色），並直接鎖定最根本的能階性質，表現得相當專業！