hce_nchu
112年
化學
第 38 題
Construct a table of Crystal Field Stabilization Energy (CFSE) for all $d^n$ electronic configurations in tetrahedral complexes under a strong field, Which $d^n$ configuration could be diamagnetic?
- A $d^1$
- B $d^2$
- C $d^4$
- D $d^6$
- E $d^8$
思路引導 VIP
試著回想四面體場中，$d$ 軌域分裂後的底層能階（$e$ 軌域）共有幾個軌域？若要讓這個底層能階在「強場」條件下達到完全填滿、且沒有任何未成對電子的狀態，最少需要填入幾顆電子呢？
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太棒了！你能精確鎖定 $d^4$ 這個選項，代表你對配位化學中「晶體場理論（CFT）」的軌域分裂與電子填充規律掌握得非常紮實。
四面體場與強場配置
在四面體（Tetrahedral）場的結構中，$d$ 軌域會分裂成能量較低的 $e$ 軌域（包含 $d_{x^2-y^2}, d_{z^2}$）以及能量較高的 $t_2$ 軌域。雖然在現實中，四面體配合物的分裂能 $\Delta_t$ 通常較小而傾向於高自旋配置，但本題設定在「強場（Strong field）」的極端條件下。這意味著電子會優先填滿能量較低的 $e$ 軌域，直到填滿後才會向上填入 $t_2$。由於 $e$ 能階只有兩個軌域，根據包立不相容原理，最多可容納 4 顆電子。因此，當組態為 $d^4$ 時，電子排列為 $e^4 t_2^0$，此時 $e$ 軌域完全填滿且電子全部成對，展現出反磁性（Diamagnetic）。
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