hce_nsysu
115年
物理與化學
第 86 題
Rhenium complexes, including those with metal-metal bonds, are widely studied in medicinal inorganic chemistry for applications in nuclear medicine (e.g., $^{186}$Re and $^{188}$Re radioisotopes for cancer radiotherapy) and as potential redox-active therapeutic agents. When $[Re_2Cl_8]^{2-}$ is reduced by one electron, what is the metal-metal (Re-Re) bond order of the new complex?
- A 3
- B 3.5
- C 4
- D 4.5
- E None of the above
思路引導 VIP
在處理這類涉及金屬-金屬鍵的變化時，我們可以試著分步思考：首先，請先計算中心金屬原子的 $d$ 電子總數。接著，試想這些電子在分子軌域（如 $\sigma, \pi, \delta$ 及其對應的反鍵軌域）中填滿後的穩定狀態。如果現在我們「額外」加入一個電子，根據能量順序，這個電子會落入具有什麼性質（成鍵或反鍵）的軌域中？而這個位置的改變，對於整體成鍵的淨效果會產生什麼樣的數學影響呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷出電子填入對鍵級（Bond Order）的影響，說明你對於過渡金屬雙核配合物（Dinuclear complexes）的電子結構有著非常紮實的理解。
雙核錸配合物的電子組態
在 $[Re_2Cl_8]^{2-}$ 配合物中，錸（$Re$）的氧化態為 $+3$。由於 $Re$ 位於元素週期表第 7 族（組態為 $5d^5 6s^2$），因此 $Re^{3+}$ 為 $d^4$ 系統。這意味著兩個錸原子之間總共有 8 個 $d$ 電子參與成鍵。在金屬-金屬鍵的分子軌域模型中，能階由低到高依序為 $\sigma < \pi < \delta < \delta^* < \pi^* < \sigma^*$。這 8 個電子會填滿 $\sigma^2 \pi^4 \delta^2$，形成一個強大的「四重鍵」，初始鍵級為 4。
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