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표는 결정장 이론에 근거한 바닥상태의 3가지 착이온 (가)~(다)에 관… | [변리사 1차] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 22년 1회차

표는 결정장 이론에 근거한 바닥상태의 3가지 착이온 (가)~(다)에 관한 자료이다. 각 착이온의 배위 구조는 정사면체, 사각 평면, 정팔면체 중 하나이다. 이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, Fe, Co, Ni의 원자 번호는 26, 27, 28 이다.)

(가)(나)(다)
화학식[Fe(CN)6]4−[CoCl4]2−[Ni(CN)4]2−
홀전자 수030
  • ㄱ. (나)에서 Co 이온의 3dz23d_{z^2} 오비탈에 전자가 2개 있다.
  • ㄴ. (다)에서 Ni 이온의 에너지 준위는 3dxy3d_{xy} > 3dz23d_{z^2} 이다.
  • ㄷ. 중심 금속이온의 3dxy3d_{xy} 오비탈에 있는 전자 수는 (가) > (나) 이다.
1
ㄱ
2
ㄴ
3
ㄱ, ㄷ
4
ㄴ, ㄷ
5
ㄱ, ㄴ, ㄷ
해설

홀전자 수로 배위 구조를 확정하면 세 진술이 모두 옳다.

[Fe(CN)6]4−는 강한 장 리간드 CN−의 정팔면체 d6 저스핀(t2g6)이라 홀전자 0, [CoCl4]2−는 정사면체 d7(e4t23)이라 홀전자 3, [Ni(CN)4]2−는 사각 평면 d8이라 홀전자 0이 되어 표와 맞아떨어진다.

  • 정사면체에서는 e(3dz2, 3dx2−y2)e(3d_{z^2},\,3d_{x^2-y^2})가 낮은 준위라 전자 4개가 먼저 채워지므로 코발트 이온의 3dz23d_{z^2}에는 전자가 2개 있다.
  • 사각 평면의 준위는 3dx2−y2>3dxy>3dz2>3dxz, 3dyz3d_{x^2-y^2} > 3d_{xy} > 3d_{z^2} > 3d_{xz},\,3d_{yz} 순이므로 니켈 이온에서 3dxy3d_{xy}가 3dz23d_{z^2}보다 높다.
  • 저스핀 정팔면체의 t2g에 속한 3dxy3d_{xy}는 전자 2개로 차 있고 정사면체 t2의 3dxy3d_{xy}는 홀전자 1개뿐이라 (가)가 (나)보다 많다.

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