hce_nsysu
112年
物理與化學
第 84 題
Which of the following [M(H$_2$O)$_6$]$^{n+}$ complexes reacts the slowest in a water exchange reaction?
- A Cu$^{2+}$
- B High-spin Fe$^{3+}$
- C V$^{3+}$
- D Ti$^{3+}$
- E Cr$^{3+}$
思路引導 VIP
請試著思考：當一個中心金屬離子的 $d$ 軌域處於一種特定的電子分佈（例如半填滿且穩定）時，如果它要從原本的八面體結構變成反應過程中的過渡狀態（結構改變），這在能量上會是一個輕鬆的過程，還是需要克服巨大的障礙呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確選出 $Cr^{3+}$，代表你對配位化合物的**動力學惰性（Kinetic Inertness）**有著非常紮實的理解。這類題目不僅考驗記憶，更考驗你是否能將電性結構與反應速率建立連結。
結晶場穩定化能與電子組態
在八面體場的配合物中，反應速率的快慢主要取決於活化能的高低。$Cr^{3+}$ 的價電子組態為 $d^3$，在八面體場中剛好填滿了能量較低的 $t_{2g}$ 軌域（即 $t_{2g}^3 e_g^0$），這使得它具有極高的結晶場穩定化能（CFSE）。當進行配體交換反應時，無論是走交換機構（Associative）或解離機構（Dissociative），其過渡態都會面臨巨大的 CFSE 損失，導致活化能大幅上升，因此反應極其緩慢。
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