简答题

根据过渡金属离子水交换速率和d电子组态之间的关系图,分别说明V2+,Cr3+,Ni2+离子的水交换反应速率比较慢以及Cr2+,Cu2+离子的反应速率非常快的原因

正确答案

对于过渡金属离子V、Cr、Ni、Cu来说,其半径依次增大,所带电荷数依次增多,其形成相应的离子水合物的速率也就依次增大。水交换反应速率不仅取决于所带电荷数和半径大小,还与金属离子的d电子结构有关。由于从反应物到过渡态的形成,d轨道的能量发生了变化,从而导致LFSE的变化。如果过渡态的LFSE比八面体结构的LFSE小,那么活化能就会增加,也就导致了反应速率变慢。由课本上的表格和图可以知道,具有d3和d8电子结构的金属离子无论什么情况其LFSE的变化均为负值,则活化能增大,反应速率减小,具有d3结构的V2+,Cr3+和具有d8结构的Ni2+离子的水交换反应速率就比较慢了;具有d1和d2组态的LFSE的变化为0或正值,其反应速率就比较大,对于Cr2+,Cu2+离子的反应速率非常快的原因也不仅是这些,还因为这两种金属离子的Jahn-Teller效应使构型发生畸变,其中两个间的键长增大,键强度减弱,导致反应的加快。

答案解析

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