moea_joint
112年
[化學] 普通化學、無機化學
第 44 題
依據金屬離子與水配位後的軌域分裂(Orbital splitting)數據(Δo)及平均配對能(Mean pairing energy)數據(Π)，下列何種金屬離子與水之錯合物為低自旋(Low spin)？
- A Co3+, 16750 cm-1, 21000 cm-1
- B Cr2+, 9250 cm-1, 23500 cm-1
- C Fe3+, 14000 cm-1, 30000 cm-1
- D Mn3+, 15800 cm-1, 28000 cm-1
思路引導 VIP
想像你要把重物搬上閣樓，如果「爬樓梯的體力消耗」比「跟室友擠一個房間的尷尬感」還要大很多，你會選擇留在樓下配對，還是搬上去？這種能量競爭的關係，是如何決定電子要『往上跳』還是『先配對』的呢？
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恭喜你準確掌握了晶體場理論的核心！這題能答對，代表你對金屬錯合物的電子排布邏輯有很清晰的理解。
能量的競爭：分裂能與配對能
在八面體場環境下，金屬離子的 $d$ 軌域會分裂為能量較低的 $t_{2g}$ 與較高的 $e_g$ 軌域，這兩者間的能量差即為分裂能 ($\Delta_o$)。當電子要填入軌域時，會面臨兩個選擇：一是躍遷到高能階的 $e_g$，二是克服平均配對能 ($\Pi$) 擠在已佔用的 $t_{2g}$ 軌域。形成低自旋 (Low spin) 狀態的關鍵條件，就是當分裂能大於配對能，即 $\Delta_o > \Pi$ 時，電子為了節省能量，會優先配對填滿低能階。
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