d棟元素特性的問題

2008-03-29 12:22 pm
1. 錳的氧化數最多為+7,這是因為它在3d及4s亞層共有7粒電子。
可是在4s亞層有已成對的電子,請問它如何能變成7個不成對電子的電子軌態?

2. 有些人說鈧不具過渡特性,是因為它在3d亞層沒有電子,但我看的是它有一粒3d亞層的電子,誰對誰錯?

3. 有些人說鋅不具過渡特性,是因為它的電腦完全填滿在3d亞層,但它仍具有可變氧化態,在概念上哪裹出錯?

4. 當d棟元素變成離子時,是利用甚麼機制來決定先失去4s還是3d亞層的電子?

5. 鈦(III)離子的如何能與六個水分子形成絡合物,它有六個低能量的空軌態嗎? 若有,是哪六個? 還是我概念出錯?

問題須複雜,所以問題分數是20分,
希望能詳細解答,謝謝。
更新1:

回應 Uncle Michael 回答的第4條: 4s 的能階比 3d 低,不是要先去3d軌態的電子嗎? 例子中為何 Mn 先失去的是 4s 的電子而不是 3d。

回答 (1)

2008-03-30 6:14 am
✔ 最佳答案
1.
Mn 的基態電子組態是 [Ar] 3d5 4s2,其中五個 3d 價軌態各有一粒不成對電子,而 4s 價軌態則有一對電子。

成鍵前,其中一個 4s 價電子會吸收能量,激化至 4p 軌態([Ar] 3d5 4s1 4p1)。 4s 和 4p 價軌態各有一粒不成對電子,加上五個具不成對電子的 3d 價軌態,Mn 原子中共有七個含有不成對電子的價軌態。這七個價軌態可分別形成七個共價鍵(例如在 MnO4- 中,Mn 與四個 O 原子形成 MnO4‑,其中有三個 Mn=O 雙鍵,另一個是 Mn-O- 單鍵)。

由於 4s 和 4p 同處於第四層,4p 是低能量空軌態,它與 4s 價軌態的能階相差不大,電子由 4s 激化至 4p 的所需的能量不多,可以藉著形成較多穩定的共價鍵來補償。

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2.
這裡所說的不具過渡性是指鈧的化合物,即鈧離子 Sc3+。在化學反應中,鈧只會形成 Sc3+,而不會形成其他帶其他電荷的陽離子。

過渡性的原因是原子具有部份填充的 (n-1)d 價軌態。Sc 的電子組態是 [Ar] 3d1 4s2,所以 Sc3+ 的電子組態是 [Ar]。由於 Sc3+ 的 3d 軌態全部空置,並非部份填充,所以不具過渡性。

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3.
同理,這裡所說的不具過渡性是指鋅的化合物,即鋅離子 Zn2+。在化學反應中,鋅只會形成 Zn2+,而不會形成其他帶其他電荷的陽離子。

Zn 的電子組態是 [Ar] 3d10 4s2,所以 Zn2+ 的電子組態是 [Ar] 3d10。由於 Zn2+ 的 3d 軌態全滿,並非部份填充,所以不具過渡性。

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4.
當 d 棟元素的原子失去電子,變成陽離子的時候,各軌態的能量會有所調整,與原本原子中的軌態能階高低有所不同。但只須記著: ns 的能階較 (n-1)d 的能階高,4s 電子首先被移除,然後是 (n-1)d 電子。例如:Mn ([Ar] 3d5 4s2),移除第一粒 4s 電子變成 Mn+,但它不能穩定存在;移除第二粒 4s 電子變成較穩定的 Mn2+;移除第三粒電子是 3d 電子,變成亦是穩定的 Mn3+。

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5.
Ti3+: [Ar] 3d1。Ti3+ 形成配位數 6 的絡合物,所用的空軌態是:四個空的 3d 軌態,一個空的 4s 軌態,以及一個空的 4p 軌態。

4p 可用,是因為它是低能量的空軌態,原因可參看題 1 最後一段。


收錄日期: 2021-04-20 11:56:08
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080329000051KK00471

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