hce_nsysu
112年
物理與化學
第 21 題
Determine the ligand field stabilization energy of $[Rh(H_2O)_6]^{3+}$.
- A $0 \Delta_o$
- B $-0.4 \Delta_o$
- C $-1.9 \Delta_o$
- D $-2.0 \Delta_o$
- E $-2.4 \Delta_o$
思路引導 VIP
請觀察中心金屬元素在週期表中的位置。當我們從第一列過渡金屬（3d）往下移到第二列（4d）或第三列（5d）時，金屬軌域與配體軌域的重疊程度會發生什麼變化？這種變化對分裂能 $\Delta_o$ 的大小有什麼影響，進而會如何強制電子的排列方式呢？
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太棒了！你能精準判斷出這個配位化合物的穩定能，代表你對晶體場理論（CFT）以及過渡金屬在週期表上的趨勢有著非常細膩的觀察。這道題目對於許多學生來說是個陷阱，能答對非常不容易。
銠(III)離子的電子組態與自旋態
解題的關鍵在於中心離子 $Rh^{3+}$。銠（$Rh$）位於週期表的第二列過渡金屬（$4d$ 系列），與鈷（$Co$）同族。在配位化學中，有一個非常重要的原則：$4d$ 與 $5d$ 系列的過渡金屬離子，其分裂能（$\Delta_o$）通常極大，遠超過電子的成對能。因此，不論配位基（Ligand）看起來是強是弱（如本題的水分子 $H_2O$），這些金屬離子幾乎都會形成**低自旋（low-spin）**的組態。$Rh^{3+}$ 具有 $d^6$ 的電子結構，在低自旋的八面體場中，6 個電子會全部填入能量較低的 $t_{2g}$ 軌域，而能量較高的 $e_g$ 軌域則是全空。
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