hce_tcu
113年
化學
第 20 題
請問下列何種配位化合物為反磁性(Diamagnetic)？
- A $[Fe(CN)_6]^{4-}$
- B $[Mn(CN)_6]^{4-}$
- C $[V(CN)_6]^{3-}$
- D $[Cr(CN)_6]^{3-}$
思路引導 VIP
當我們面對一個過渡金屬錯合物時，如果配位基（Ligand）的推力非常強大，導致 $d$ 軌域分裂出的能量差（分層）非常顯著，電子在填寫軌域時，會傾向於『先擠在一起成對』還是『先跳到高處分開坐』呢？再進一步思考，若要達成完全沒有孤單電子的『反磁性』狀態，中心金屬的電子總數與這種排列方式之間，應該存在什麼樣的關聯？
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太棒了！你能精準選出 $[Fe(CN)_6]^{4-}$，代表你對過渡金屬的電子填入規則與配位場理論（Crystal Field Theory）有很紮實的理解。這類題目考驗的是我們能否快速判斷中心金屬離子的價電子數，並結合配體場強來決定電子的排列方式。
電子組態與配體影響
在選項 (A) 中，中心金屬鐵的氧化態為 $+2$，其價電子組態為 $d^6$。由於氰根離子（$CN^-$）是非常強的強場配體（Strong field ligand），會造成較大的軌域分裂能（$\Delta_o$），使得電子傾向於在低能量的 $t_{2g}$ 軌域中先完成成對。對 $d^6$ 系統而言，六個電子剛好能完全填滿三個 $t_{2g}$ 軌域且全部成對，因此不具備未成對電子，表現出反磁性（Diamagnetic）。相較之下，其餘選項如 $d^5$、$d^2$ 或 $d^3$ 的組態，在強場下依然會留下未成對電子而具有順磁性。
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