题目
在弱八面体场中,具有最大的配位场稳定化能的是下列的哪一个?()A. d1B. d2C. d3D. d4
在弱八面体场中,具有最大的配位场稳定化能的是下列的哪一个?()
A. d1
B. d2
C. d3
D. d4
题目解答
答案
C. d3
解析
考查要点:本题主要考查弱八面体场(高自旋情况)中配位场稳定化能(CFSE)的计算,需掌握不同d电子构型在八面体场中的轨道填充方式及对应的稳定化能。
解题核心思路:
- 明确弱场条件:弱八面体场中,分裂能Δ_oct较小,电子优先占据能量较高的轨道(高自旋态)。
- 轨道填充规则:t2g轨道(3个,能量较低)和eg轨道(2个,能量较高),电子按Hund规则填充。
- CFSE计算:每个t2g电子贡献+0.4Δ_oct,每个eg电子贡献-0.6Δ_oct,总CFSE为各电子贡献之和。
- 比较选项:分别计算d1、d2、d3、d4的CFSE,找出最大值。
破题关键点:
- 高自旋态下电子的分布直接影响CFSE的大小。
- d3构型因所有电子均填入t2g轨道,总贡献最大。
在弱八面体场中,电子优先占据能量较高的轨道(高自旋态),CFSE的计算公式为:
$\text{CFSE} = (\text{t2g电子数} \times 0.4\Delta_{\text{oct}}) + (\text{eg电子数} \times (-0.6\Delta_{\text{oct}}))$
各选项分析:
- d1:t2g填1个,eg填0个
$\text{CFSE} = 1 \times 0.4\Delta_{\text{oct}} = 0.4\Delta_{\text{oct}}$ - d2:t2g填2个,eg填0个
$\text{CFSE} = 2 \times 0.4\Delta_{\text{oct}} = 0.8\Delta_{\text{oct}}$ - d3:t2g填3个,eg填0个
$\text{CFSE} = 3 \times 0.4\Delta_{\text{oct}} = 1.2\Delta_{\text{oct}}$ - d4:t2g填3个,eg填1个
$\text{CFSE} = 3 \times 0.4\Delta_{\text{oct}} + 1 \times (-0.6\Delta_{\text{oct}}) = 0.6\Delta_{\text{oct}}$
结论:d3构型的CFSE最大,为$1.2\Delta_{\text{oct}}$。