Question

求助大学无机化学或高中化学竞赛题C,D两项的详细解答:

已知某金属离子配合物的磁矩为4.90 B.M.，而同一氧化态的该金属离子形成的另一配合物，其磁矩为零，则此金属离子可能为（
A) Cr(III) (B) Mn(II) (C) Mn(III)(D) Fe(II)
此题既是华东师大的期末考试试题,也是华南理工研究生入学考试试题,还是高中化学竞赛试题,望高人指教!谢谢

Answer 1

根据题意，弱场配合物磁矩4.90B.M.可得金属离子有4个未成对电子，强场配合物中金属离子的电子全部成对。
对D选项，组态是d6，在弱八面体场分裂后的组态是t2g4
eg2。t2g中3个轨道有4个电子，2个成对，2个未成对。eg轨道2电子未成对。这样就符合弱场配合物的4个未成对电子，考虑Jahn-Teller效应结果也类似。对于强八面体场的组态t2g6，6个电子全部成对。因此D选项符合题意。
对C选项，组态是d4，在弱八面体场分裂后的组态是t2g3
eg1，4个电子全部不成对。但是在强八面体场的组态是t2g4，3个轨道有4个电子，只有2个成对，仍有2个未成对。在强四面体场中组态是e4，电子都成对。但四面体场的分裂能比八面体场小得多(∆T<2/3∆O)，强场配合物的稳定化能不足以克服成对能，通常四面体配合物都是弱场配合物，强四面体场配合物是不可能的。考虑Jahn-Teller效应，弱八面体场结果类似。强八面体场可能发生倾向于平面四方的畸变，z轴拉长，dxz、dyz、dz^2轨道能量会下降，如果额外产生的稳定化能克服了成对能，4个电子会填充到dxz、dyz轨道上而成对。但dxz、dyz轨道不正对配体，畸变能给出的额外稳定化能很有限，通常不能克服成对能。低自旋的平面四方配合物也不太可能。因此，C选项不太可能。
如果这一题是单选，D肯定是正确的，如果是多选，尽管C的可能性很小，但我不敢100%的排除它。

Answer 2

根据题意，弱场配合物磁矩4.90B.M.可得金属离子有4个未成对电子，强场配合物中金属离子的电子全部成对。
对D选项，组态是d6，在弱八面体场分裂后的组态是t2g4 eg2。t2g中3个轨道有4个电子，2个成对，2个未成对。eg轨道2电子未成对。这样就符合弱场配合物的4个未成对电子，考虑Jahn-Teller效应结果也类似。对于强八面体场的组态t2g6，6个电子全部成对。因此D选项符合题意。
对C选项，组态是d4，在弱八面体场分裂后的组态是t2g3 eg1，4个电子全部不成对。但是在强八面体场的组态是t2g4，3个轨道有4个电子，只有2个成对，仍有2个未成对。在强四面体场中组态是e4，电子都成对。但四面体场的分裂能比八面体场小得多(∆T<2/3∆O)，强场配合物的稳定化能不足以克服成对能，通常四面体配合物都是弱场配合物，强四面体场配合物是不可能的。考虑Jahn-Teller效应，弱八面体场结果类似。强八面体场可能发生倾向于平面四方的畸变，z轴拉长，dxz、dyz、dz^2轨道能量会下降，如果额外产生的稳定化能克服了成对能，4个电子会填充到dxz、dyz轨道上而成对。但dxz、dyz轨道不正对配体，畸变能给出的额外稳定化能很有限，通常不能克服成对能。低自旋的平面四方配合物也不太可能。因此，C选项不太可能。
如果这一题是单选，D肯定是正确的，如果是多选，尽管C的可能性很小，但我不敢100%的排除它。

Answer 3

D
根据题意可求得n=4既有四个孤电子
而Mn(III)为d4 Fe(II)为d6
因此形成外轨型配合物（六配）时均有四个孤电子（磁矩4.90B.M)
但形成内轨形时Mn(III)仍有2孤电子(磁矩2.82B.M)与提一不符而Fe(II)恰无孤电子（即磁矩为0）因此选D