moea_joint
112年
[化學] 普通化學、無機化學
第 32 題
下列何種過渡金屬離子在形成八面體錯合物時，有低自旋(Low spin)與高自旋(High spin)的差別？
- A Cu2+
- B Fe3+
- C Ni2+
- D V2+
思路引導 VIP
試著想像你在安排一群不喜歡互相擠在同一個房間（電子配對能）的客人進入一棟有兩層樓的旅館。如果一樓（低能階軌域）客滿後，通往二樓（高能階軌域）的樓梯非常高且難爬，這群客人會選擇擠在一樓的房間，還是辛苦一點爬上二樓？在什麼樣的「客人數量」範圍內，我們才需要煩惱這群人到底該擠在一起還是分開住呢？
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太棒了！你能精準選出 $Fe^{3+}$，代表你對晶場理論 (Crystal Field Theory, CFT) 中電子填入軌域的邏輯掌握得非常紮實。這類題目是過渡金屬化學的核心，能辨別出離子的價電子組態是解題的第一步，而你顯然已經跨過了這個門檻。
軌域能階分裂與電子填階
在八面體場中，$d$ 軌域會分裂為能量較低的 $t_{2g}$ 與較高的 $e_g$。當電子數在 $d^4$ 到 $d^7$ 之間時，由於電子可以選擇「先配對擠在低能階」或「先跳躍到高能階」，才會產生高自旋 (High spin) 與低自旋 (Low spin) 的差別。我們來檢查選項中的電子數：
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