Welches Übergangsmetall kann sowohl einen High- als auch einen Low-Spin-Komplex bilden? # "Zn" ^ (2 +) #, # "Cu" ^ (2 +) #, # "Mn" ^ (3 +) #, # "Ti" ^ (2 +) #

Mal sehen, was für ein Metall das ist. Die Übergangsmetalle in der Kristallfeldtheorie werden typischerweise als klassifiziert #d^1#, #d^2#, ..., #d^10#. Also mal sehen, was das ist.

ÜBERGANGSMETALLKLASSIFIKATIONEN

  1. Die Ordnungszahl von Zink is #30#, so ist es auf der 10th Spalte in den Übergangsmetallen. Das macht es zu einem #d^10# Metall, weil die Elektronenkonfiguration von #"Zn"^(2+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^10# (Nimm die beiden raus #4s# Elektronen).

  2. Die Ordnungszahl von Kupfer is #29#, so ist es auf der 9th Spalte in den Übergangsmetallen. Das macht es zu einem #d^9# Metall, weil die Elektronenkonfiguration von #"Cu"^(2+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^9# (Nimm die Single raus #4s# Elektron und das 10 #3d# Elektron).

  3. Die Ordnungszahl von Mangan is #25#, so ist es auf der 5th Spalte in den Übergangsmetallen. Das macht es zu einem #d^4# Metall, weil die Elektronenkonfiguration von #"Mn"^(3+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^4# (Nimm die beiden raus #4s# Elektronen und eins #3d# Elektron).

  4. Die Ordnungszahl von Titan is #22#, so ist es auf der 2nd Spalte in den Übergangsmetallen. Das macht es zu einem #d^2# Metall, weil die Elektronenkonfiguration von #"Ti"^(2+)# is #[Ar]3d^2color(red)(4s^0)# (Nimm die beiden raus #4s# Elektronen).

Beachten Sie, wie keines davon ist #d^8# Metalle (wie Nickel oder Platin), die dazu neigen, quadratische planare oder tetraedrische Komplexe zu bilden. Das heißt, wir können uns konzentrieren oktaedrisch or tetraedrisch Komplexe (die sehr ähnliche Kristallfeld-Teilungsdiagramme haben).

KRISTALLFELD-SPALTDIAGRAMME

Alle vier Übergangsmetalle haben üblicherweise eine Koordinationszahl von #mathbf(6)#Betrachten wir jedoch ihre oktaedrischen komplexen Kristallfeld-Teilungsdiagramme.

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HIGH SPIN VS. NIEDRIGER DREHZAHL

Hoher Spin = fülle alle fünf #d# Orbitale zuerst mit einem Elektron und dann verdoppeln.
Geringer Spin = niedrigste Energie einfüllen #d# Orbitale zuerst vollständigund füllen Sie dann zuletzt Orbitale mit höherer Energie.

Die Idee istWelche Metalle haben das Recht? Anzahl of #d# Elektronen, die es in der Lage ist, die Orbitale so zu füllen, dass es dem Aufbau-Prinzip, der Hund'schen Regel und dem Pauli-Ausschluss-Prinzip folgt, wobei es dennoch gelingt, zwei anzunehmen anders, nicht entartet Elektronenkonfigurationen?

1) With zinc, all of its #d# orbitals are completely filled, so whether a high or low spin octahedral complex, all the orbitals are filled in the exact same configuration.

The total spin state turns out to be #0# (all five sets of #d# electrons are paired).

2) With copper, you can fill the orbitals according to the Aufbau principle, Hund's rule, and the Pauli Exclusion Principle, for both high and low spin octahedral complexes, and you get the same exact configuration.

The total spin state turns out to be #+"1/2"# (four sets of paired #d# electrons and one unpaired).

3) With manganese, a high spin and a low spin octahedral complex are actually different.

The high-spin octahedral complex has a total spin state of #+2# (all unpaired #d# electrons), while a low spin octahedral complex has a total spin state of #+1# (one set of paired #d# electrons, two unpaired). BINGO! WE HAVE A WINNER! DING DING DING!

4) With titanium, it only has two #d# electrons, so it can't form different high and low spin complexes. It doesn't matter because it will never fill the higher-energy orbitals.

The total spin state turns out to be #+1# (two unpaired #d# electrons, no matter what).

Mangan bildet daher sowohl einen Komplex mit hohem als auch mit niedrigem Spin.

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