2012年 第10期 广 东 化 工 第39卷 总第234期 www.gdchem.com · 203 ·
通过磁矩判断配合物内外轨型的解题思路
李胜利
(聊城大学东昌学院 化学与生物系，山东 聊城 252000)
[摘 要]通过磁矩判断配合物内外轨型是一类无机化学中的常见题目。首先通过磁矩推断出未成对电子数，然后根据核外电子的排布原则，
结合中心原子(离子)在元素周期表中的位置，推断出配合物的内外轨型。
[关键词]磁矩；核外电子排布；配合物；内外轨型
[中图分类号]G4 [文献标识码]B [文章编号]1007-1865(2012)10-0203-01
Thoughts of Solving Problems on Judging Internal and External Orbital Type
of Complexes by Magnetic Moment
Li Shengli
(Department of Chemistry and Biology, Dongchang College of Liaocheng University, Liaocheng 252000, China)
Abstract: Judging internal and external orbital type of complexes by magnetic moment is a kind of commom titles in inorganic chemistry. At first, the number of unpaired electrons should be judged by magnetic moment, then based on the arrangement principle of extranuclear electrons, internal and external orbital type of complexes may be deduced, combined with the position of central atom (ion) in element periodic table.
Keywords: magnetic moment；arrangement of extranuclear electrons；complexes; internal and external orbital type
在无机化学中，一类题目很常见：已知配合物离子[Fe(CN)6]3-3 洪特规则 磁矩为1.73，请判断该配合物是内轨型还是外轨型。 电子分布到等价轨道时，总是尽量先以相同的自旋状态分占配合物的磁性是指物质在磁场中表现出来的性质，顺磁性的轨道。即在n和l相同的轨道上分布电子，将尽可得分布在m值，分子被磁场吸引，其未成对电子n>0，磁矩µ>0，如O2，NO，不同的轨道上，且自旋相同。 NO2；反磁性的分子被磁场排斥，未成对电子n=0，磁矩µ=0。磁洪特规则的特例：在等价轨道的全充满(p6，d10，f14)
、半充矩与未成对电子的关系式为： 3满(p，d5，f7)全空时(p0，d0，f0)的状态，具有较低的能量和较大µ=[n(n+2)]1/2 (1) 的稳定性。 其中μ—磁矩，单位为波尔磁子，符号B.M.玻尔磁子，n—内轨型配合物是由内轨配键(由次外层(n-1)d与最外层
ns、np未成对电子数。 3-轨道杂化所形成的配位键)形成的配合物；外轨型配合物是由外轨根据(1)式得知，当磁矩为1.73时，配合物离子[Fe(CN)6]的3+配键(最外层ns、np、nd轨道杂化所形成的配位键)形成的配合物。 中心离子Fe的未成对电子数目为1。 3+Fe只有23个核外电子，根据洪特规则，其核外电子排布式判断Fe3+的电子排布则要从核外电子排布三原则出发。 为：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5。此时3d轨道处于半充满状态，4s轨道1 最低能量原理 处于全空状态，能量较低，稳定性较大。
电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道，占满能量较
低的轨道后才进入能量较高的轨道。
根据轨道能级图，电子填入轨道时遵循下列次序： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 根据能量相近的原则，各原子轨道分为七个能级组： 图1 外轨型配合物中心离子Fe3+ 3d电子排布 1s；2s，2p；3s，3p；4s，3d，4p；5s，4d，5p；6s，4f，5d，Fig.1 Outside-rail type complexes the central ion Fe3+ 6p；7s，5f，6d，7p… 3d electronic arrangement 每一能级组对应元素周期表的一个周期，目前元素周期表只 填充的第七周期。出现d轨道时，依照ns，(n-1)d，np顺序排布；如果形成配合物以后，中心离子的电子以图1方法排布，则d，f轨道均出现时，依照ns，(n-2)f，(n-1)d，np顺序排布。 配合物离子是外轨型，未成对电子数为5，磁矩µ=5.92，与题设填充电子的注意事项： 不符。 (1)每一种运动状态只能有一个电子； (2)每个轨道最多能容纳两个自旋相反的电子；
(3)用表格表示如下：
s p d f 原子轨道数 1 3 5 7 图2 内轨型配合物中心离子Fe3+ 3d电子排布 2 6 10 14 最多电子数 Fig.2 Intside-rail type complexes the central ion Fe3+ (4)每个电子层中原子轨道的总数，n 3d electronic arrangement (5)每个电子层中电子的最大容量，2n2 Fe元素在元素周期表中的位置为：第四周期VIII族，是第如果形成配合物以后，中心离子的电子以图2方法排布，则 26号元素，其原子的核外电子排布式为：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6。配合物离子是内轨型，未成对电子数为1，磁矩µ=1.73，符合题
意。故[Fe(CN)6]3-配合物离子是内轨型配合物。 2 泡利不相容原理 同一原子中不能存在运动状态完全相同的电子，或者说同一(本文文献格式：李胜利．通过磁矩判断配合物内外轨型的解题思原子中不能存在四个量子数完全相同的电子。即每一种运动状态路[J]．广东化工，2012，39(10)：203)的电子只能有一个。例如，一原子中电子A和电子B的三个量子
数n，l，m已相同，ms就必须不同。
[收稿日期] 2012-07-30
[基金项目] 山东省教育厅科研发展计划基金(J10LB62) [作者简介] 李胜利(1979-)，男，山东聊城人，讲师，硕士，主要从事无机化学相关学科教学及无机晶须研究工作。
2012年 第10期 广 东 化 工 第39卷 总第234期 www.gdchem.com · 203 ·
通过磁矩判断配合物内外轨型的解题思路
李胜利
(聊城大学东昌学院 化学与生物系，山东 聊城 252000)
[摘 要]通过磁矩判断配合物内外轨型是一类无机化学中的常见题目。首先通过磁矩推断出未成对电子数，然后根据核外电子的排布原则，
结合中心原子(离子)在元素周期表中的位置，推断出配合物的内外轨型。
[关键词]磁矩；核外电子排布；配合物；内外轨型
[中图分类号]G4 [文献标识码]B [文章编号]1007-1865(2012)10-0203-01
Thoughts of Solving Problems on Judging Internal and External Orbital Type
of Complexes by Magnetic Moment
Li Shengli
(Department of Chemistry and Biology, Dongchang College of Liaocheng University, Liaocheng 252000, China)
Abstract: Judging internal and external orbital type of complexes by magnetic moment is a kind of commom titles in inorganic chemistry. At first, the number of unpaired electrons should be judged by magnetic moment, then based on the arrangement principle of extranuclear electrons, internal and external orbital type of complexes may be deduced, combined with the position of central atom (ion) in element periodic table.
Keywords: magnetic moment；arrangement of extranuclear electrons；complexes; internal and external orbital type
在无机化学中，一类题目很常见：已知配合物离子[Fe(CN)6]3-3 洪特规则 磁矩为1.73，请判断该配合物是内轨型还是外轨型。 电子分布到等价轨道时，总是尽量先以相同的自旋状态分占配合物的磁性是指物质在磁场中表现出来的性质，顺磁性的轨道。即在n和l相同的轨道上分布电子，将尽可得分布在m值，分子被磁场吸引，其未成对电子n>0，磁矩µ>0，如O2，NO，不同的轨道上，且自旋相同。 NO2；反磁性的分子被磁场排斥，未成对电子n=0，磁矩µ=0。磁洪特规则的特例：在等价轨道的全充满(p6，d10，f14)
、半充矩与未成对电子的关系式为： 3满(p，d5，f7)全空时(p0，d0，f0)的状态，具有较低的能量和较大µ=[n(n+2)]1/2 (1) 的稳定性。 其中μ—磁矩，单位为波尔磁子，符号B.M.玻尔磁子，n—内轨型配合物是由内轨配键(由次外层(n-1)d与最外层
ns、np未成对电子数。 3-轨道杂化所形成的配位键)形成的配合物；外轨型配合物是由外轨根据(1)式得知，当磁矩为1.73时，配合物离子[Fe(CN)6]的3+配键(最外层ns、np、nd轨道杂化所形成的配位键)形成的配合物。 中心离子Fe的未成对电子数目为1。 3+Fe只有23个核外电子，根据洪特规则，其核外电子排布式判断Fe3+的电子排布则要从核外电子排布三原则出发。 为：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5。此时3d轨道处于半充满状态，4s轨道1 最低能量原理 处于全空状态，能量较低，稳定性较大。
电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道，占满能量较
低的轨道后才进入能量较高的轨道。
根据轨道能级图，电子填入轨道时遵循下列次序： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 根据能量相近的原则，各原子轨道分为七个能级组： 图1 外轨型配合物中心离子Fe3+ 3d电子排布 1s；2s，2p；3s，3p；4s，3d，4p；5s，4d，5p；6s，4f，5d，Fig.1 Outside-rail type complexes the central ion Fe3+ 6p；7s，5f，6d，7p… 3d electronic arrangement 每一能级组对应元素周期表的一个周期，目前元素周期表只 填充的第七周期。出现d轨道时，依照ns，(n-1)d，np顺序排布；如果形成配合物以后，中心离子的电子以图1方法排布，则d，f轨道均出现时，依照ns，(n-2)f，(n-1)d，np顺序排布。 配合物离子是外轨型，未成对电子数为5，磁矩µ=5.92，与题设填充电子的注意事项： 不符。 (1)每一种运动状态只能有一个电子； (2)每个轨道最多能容纳两个自旋相反的电子；
(3)用表格表示如下：
s p d f 原子轨道数 1 3 5 7 图2 内轨型配合物中心离子Fe3+ 3d电子排布 2 6 10 14 最多电子数 Fig.2 Intside-rail type complexes the central ion Fe3+ (4)每个电子层中原子轨道的总数，n 3d electronic arrangement (5)每个电子层中电子的最大容量，2n2 Fe元素在元素周期表中的位置为：第四周期VIII族，是第如果形成配合物以后，中心离子的电子以图2方法排布，则 26号元素，其原子的核外电子排布式为：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6。配合物离子是内轨型，未成对电子数为1，磁矩µ=1.73，符合题
意。故[Fe(CN)6]3-配合物离子是内轨型配合物。 2 泡利不相容原理 同一原子中不能存在运动状态完全相同的电子，或者说同一(本文文献格式：李胜利．通过磁矩判断配合物内外轨型的解题思原子中不能存在四个量子数完全相同的电子。即每一种运动状态路[J]．广东化工，2012，39(10)：203)的电子只能有一个。例如，一原子中电子A和电子B的三个量子
数n，l，m已相同，ms就必须不同。
[收稿日期] 2012-07-30
[基金项目] 山东省教育厅科研发展计划基金(J10LB62) [作者简介] 李胜利(1979-)，男，山东聊城人，讲师，硕士，主要从事无机化学相关学科教学及无机晶须研究工作。