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分子的顺磁性和逆磁性

作者:桂耀荣 来源:本站原创 发布时间:2013年07月31日
 

分子的顺磁性和逆磁性

桂耀荣

分子中有没有未成对的电子是判断分子顺磁性与逆磁性的依据,不一定非要分子轨道理论分析。
有成单电子 = 顺磁性         无成单电子 = 逆磁性
分子中总电子数为单数:肯定有成单电子,顺磁性;
分子中总电子数为偶数:要根据成键状况仔细分析,有点复杂,一两句话讲不清楚;关键是价层简并轨道(能量一样的轨道)上填充的电子数与简并轨道数的关系:
   电子数 < 2*简并轨道数,必有成单电子,顺磁性
   电子数 = 2*简并轨道数,无成单电子,逆磁性

例如:2005年全国化学竞赛初赛7-3题:选出下列顺磁性物种(用物种前面的字母表示):

A:Cr(H2O)62    B:Fe(CO)5    C:N2O-ON2    D:[N(C6H4OCH3)3]

解析:A项,[Cr(H2O)6]2+有4个单电子,因为H2O为弱配体无法将Cr2的3d轨道电子激发至4p轨道和4s轨道,所以价电子数虽为偶数仍具有顺磁性。

B项,Fe(CO)5无单电子,很容易知道Fe的价轨道电子全部排满,并还可以知道CO所给的电子是进入3d轨道的,由于CO为强配体可以使Fe的电子被激发到4s和4p轨道。

C项,N2O-ON2无单电子,就算不能直接判断但由于简单非金属化合物所拥有的单电子数值只能为1或2,而这里发生缔合只能以单电子蒂合,所以定不存在单电子,这种情况类似于O2在固态表现为反磁性是由于两个O2缔合而使得O2中2个单电子缔合成键,本身O2(gas)为顺磁性。
O2电子式:
   ...
:O--O:,注意不是O=O
   ...

说明氧气分子中两个氧原子间除了一个σ键(其中的两个电子成对了),还有两个相同的离域共价键,三电子二中心的大π键(其中每根键中总有一个电子未成对,这正是O2有顺磁性的原因)。

D项,[N(C6H4OCH3)3]+具有一个单电子是很容易知道的,简单点说以[NH3]+为例,NH3本为反磁性,而正电荷是加在N上的,N上本有1个孤电子对,现在少了一个电子就只剩1个单电子了,所以具有顺磁性,这里将-H换作-C6H4OCH3结果也是一样的。

答案:AD

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