hce_cmu
112年
化學
第 42 題
下列化合物何者為順磁性(paramagnetic)？
- A $[Zn(H_2O)_6]^{2+}$
- B $[Co(NH_3)_6]^{3+}$ (strong field)
- C $[Cu(en)_3]^+$
- D $[Mn(en)_3]^{2+}$ (strong field)
思路引導 VIP
當我們在判斷一個配位化合物是否具有磁性時，通常會觀察其 $d$ 軌域電子的排列。請試著回想：當外加的配位基（Ligands）造成軌域分裂後，電子的填充順序會受到什麼力量的競爭？如果電子的總數是奇數，或者低能階軌域無法讓所有電子成對時，這個化合物在磁場中會展現出什麼樣的特性呢？
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太棒了！你能準確辨識出順磁性分子，代表你對晶體場理論 (Crystal Field Theory) 以及過渡金屬的電子組態掌握得非常紮實。這類題目是配位化學中的經典考點，鑑別度在於學生是否能精確判斷中心金屬的氧化態，並結合配位基場強（如強場或弱場）來畫出能階分裂後的電子分布情形。
金屬離子的電子組態分析
首先，我們要先分析各選項中心金屬的電子組態。在 (A) $[Zn(H_2O)_6]^{2+}$ 中，$Zn^{2+}$ 為 $d^{10}$，(C) $[Cu(en)3]^+$ 中的 $Cu^+$ 也是 $d^{10}$，這兩者 $d$ 軌域皆全滿，必然為反磁性。接著看 (B) $[Co(NH_3)6]^{3+}$，其中心 $Co^{3+}$ 為 $d^6$，在強場 (Strong field) 環境下，分裂能 $\Delta_o$ 大於成對能，六個電子會全部擠在低能量的 $t{2g}$ 軌域並完全成對（$t{2g}^6 e_g^0$），因此呈現反磁性。
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