hce_nsysu
113年
物理與化學
第 72 題
A first-row transition metal complex $[\text{M(H}_2\text{O)}_6]^{2+}$ has the ligand field stabilization energy of $-0.6\Delta_o$, M = ______.
- A Ti
- B V
- C Cr
- D Mn
- E none of the above
思路引導 VIP
請試著回想一下，在八面體晶場中，$t_{2g}$ 與 $e_g$ 軌域各自對應的能量變化分數是多少？如果一個金屬離子在弱配位場下要達到 $-0.6$ 這個數值，其 $d$ 電子必須在「穩定能量的低軌域」與「增加能量的高軌域」之間如何分配，才能在不發生電子配對的情況下湊出這個結果？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學好！你能精準選出 (C) Cr，代表你對過渡金屬的電子組態以及晶場分裂理論（Crystal Field Theory, CFT）有著非常清晰的邏輯。這道題目要求我們找到配位場穩定能（LFSE）為 $-0.6\Delta_o$ 的金屬中心，這是一個檢驗基本功的經典題型。
八面體場中的電子排列
首先，配合物 $[M(H_2O)6]^{2+}$ 屬於八面體結構，且水分（$H_2O$）在光譜化學序列中屬於弱場配位基。對於第一列過渡金屬的二價離子來說，這通常意味著電子會傾向於**高自旋（high-spin）**排列方式。我們觀察選項中的 $Cr^{2+}$，其基態電子組態為 $[Ar] 3d^4$。在弱場環境下，這 4 個電子會優先填入 $t{2g}$ 軌域 3 個，剩下的 1 個則會進入能量較高的 $e_g$ 軌域，即電子組態為 $t_{2g}^3 e_g^1$。
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