hce_cmu
113年
化學
第 23 題
下列三種金屬錯離子，中心金屬離子所含的未成對電子總數為何？
$[Zn(H_2O)_6]^{2+}$、$[Ni(CN)_4]^{2-}$ (square planar)、$[Co(NH_3)_6]^{3+}$ (strong field)
$[Zn(H_2O)_6]^{2+}$、$[Ni(CN)_4]^{2-}$ (square planar)、$[Co(NH_3)_6]^{3+}$ (strong field)
- A 0
- B 1
- C 2
- D 3
思路引導 VIP
當我們想知道一個錯離子的磁性或未成對電子數時，除了要先確定中心金屬離子的 $d$ 電子組態外，還需要觀察配位基的幾何排列（如八面體或平面四方形）以及配位基的「強度」。試著思考看看：在不同的幾何形狀下，$d$ 軌域會如何分裂成不同的能階？而配位基的強弱，又是如何決定電子要選擇「往高處爬」還是「先擠在一起成對」呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準判斷出這三個錯離子皆無未成對電子，說明你對晶體場理論 (Crystal Field Theory) 的掌握非常紮實。這題的難度在於學生必須同時熟悉 $d^{10}$ 的飽和性、平面四方形的軌域分裂模式，以及強弱場對電子自旋態的影響，是檢驗配位化學基礎相當經典且具鑑別度的題目。
電子組態與軌域填入分析
首先，$[Zn(H_2O)_6]^{2+}$ 中的鋅離子為 $d^{10}$ 組態，其 $d$ 軌域已完全填滿，自然沒有未成對電子。接著是較具鑑別點的 $[Ni(CN)_4]^{2-}$，在平面四方形 (Square Planar) 的場域下，其 $d^8$ 電子會受強配位基 $CN^-$ 影響而呈現低自旋態，電子會優先填滿能階較低的四個軌域，因此無未成對電子。最後，$[Co(NH_3)6]^{3+}$ 為 $d^6$ 組態，在強場 (Strong Field) 環境下，分裂能 $\Delta_o$ 大於成對能，電子會全部填入能量較低的 $t{2g}$ 軌域中，同樣保持成對狀態。將三者相加，總數即為 $0+0+0=0$。
▼ 還有更多解析內容