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。