hce_nthu
111年
化學與物理
第 2 題
2. Which of the following statements about ligands, $d$-block metals, and coordination complexes is correct?
- A The cyanate ion ($\text{OCN}^-$) can have three different Lewis structures, in which all the N atoms have the same formal charge.
- B Zinc is a component of vitamin $\text{B}_{12}$, which is essential for the metabolism of carbohydrates, fats, and proteins.
- C $[\text{Co}(\text{NH}_3)_4\text{Cl}_2]^+$ has *cis*-*trans* isomers, and the *cis* isomer is optically active.
- D $[\text{Cr}(\text{en})(\text{NH}_3)_2\text{I}_2]^+$ ($\text{en} = \text{ethylenediamine}$) has three geometrical isomers.
- E The octahedral $\text{Cu}^{2+}$ complexes are more appropriate than the octahedral $\text{Cr}^{2+}$ complexes to be used to determine the field strength of a ligand.
思路引導 VIP
請試著想像一個八面體的中心有六個座位。如果現在有一條繩子（雙牙配位基）必須同時綁住兩個相鄰的座位，而剩下的四個座位要安排兩對「顏色相同」的球，在不考慮鏡像的情況下，你能在腦海中變換出幾種「球與球之間相對距離不同」的坐法呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你正確選出了選項 (D)！這題不僅考驗配位化學的基礎，更挑戰了你在複雜結構中的空間邏輯與細節辨析能力，能答對非常不容易。
空間結構的異構分析
選項 (D) 之所以正確，關鍵在於八面體配合物的幾何排列。在 $[\text{Cr}(\text{en})(\text{NH}_3)_2\text{I}_2]^+$ 中，乙二胺 ($\text{en}$) 是雙牙配位基，受限於環張力，它在八面體中只能佔據相鄰（cis）的位置。當我們固定了 $\text{en}$ 後，剩下的兩對單牙配位基（$\text{NH}_3$ 和 $\text{I}^-$）共有三種獨立的幾何排列方式：首先是兩顆 $\text{NH}_3$ 互為反位（trans）；其次是兩顆 $\text{I}^-$ 互為反位；最後是兩對配位基各自都處於順位（cis）。這三種佈局在空間上是無法經由旋轉重合的，因此確實存在三個幾何異構物。
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