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第19章遷移金属と錯体化学

19.3 Spectroscopic and Magnetic Properties of Coordination Compounds19.3 配位化合物の分光学的性質と磁気的性質

Learning Objectives学習目標

By the end of this section, you will be able to:
この節を学び終えると、次のことができるようになる。
  • Outline the basic premise of crystal field theory (CFT)
    結晶場理論(CFT)の基本的な前提を概説する。
  • Identify molecular geometries associated with various d-orbital splitting patterns
    さまざまなd軌道分裂パターンに対応する分子の形状を特定する。
  • Predict electron configurations of split d orbitals for selected transition metal atoms or ions
    指定された遷移金属原子またはイオンについて、分裂したd軌道の電子配置を予測する。
  • Explain spectral and magnetic properties in terms of CFT concepts
    CFTの概念に基づいて、スペクトルと磁気的性質を説明する。
The behavior of coordination compounds cannot be adequately explained by the same theories used for main group element chemistry. The observed geometries of coordination complexes are not consistent with hybridized orbitals on the central metal overlapping with ligand orbitals, as would be predicted by valence bond theory. The observed colors indicate that the d orbitals often occur at different energy levels rather than all being degenerate, that is, of equal energy, as are the three p orbitals. To explain the stabilities, structures, colors, and magnetic properties of transition metal complexes, a different bonding model has been developed. Just as valence bond theory explains many aspects of bonding in main group chemistry, crystal field theory is useful in understanding and predicting the behavior of transition metal complexes.
英語のヒント
配位化合物の挙動は、主族元素の化学で用いるのと同じ理論では、十分に説明できない。観測される配位錯体の形状は、原子価結合理論から予測されるような、中心金属の混成軌道が配位子軌道と重なるという考え方とは一致しない。観測される色は、d軌道がしばしば異なるエネルギー準位を持つことを示しており、三つのp軌道のようにすべてが縮退している、すなわち等しいエネルギーを持つわけではない。遷移金属錯体の安定性、構造、色、磁気的性質を説明するために、異なる結合モデルが開発された。原子価結合理論が主族元素の化学における結合の多くの側面を説明するのと同じように、結晶場理論は、遷移金属錯体の挙動を理解し予測するのに役立つ。

Crystal Field Theory結晶場理論

To explain the observed behavior of transition metal complexes (such as how colors arise), a model involving electrostatic interactions between the electrons from the ligands and the electrons in the unhybridized d orbitals of the central metal atom has been developed. This electrostatic model is crystal field theory (CFT). It allows us to understand, interpret, and predict the colors, magnetic behavior, and some structures of coordination compounds of transition metals.
英語のヒント
遷移金属錯体で観測される挙動(色がどのように生じるかなど)を説明するために、配位子に由来する電子と、中心金属原子の混成していないd軌道内の電子との間の、静電相互作用を取り入れたモデルが開発された。この静電的モデルが結晶場理論(CFT)である。これによって、遷移金属の配位化合物の色、磁気的挙動、一部の構造を、理解し、解釈し、予測できる。
CFT focuses on the nonbonding electrons on the central metal ion in coordination complexes not on the metal-ligand bonds. Like valence bond theory, CFT tells only part of the story of the behavior of complexes. However, it tells the part that valence bond theory does not. In its pure form, CFT ignores any covalent bonding between ligands and metal ions. Both the ligand and the metal are treated as infinitesimally small point charges.
英語のヒント
CFTは、配位錯体の金属と配位子の結合ではなく、中心金属イオン上の非結合電子に注目する。原子価結合理論と同様に、CFTが説明するのも、錯体の挙動の一部にすぎない。しかし、原子価結合理論では説明しない部分を説明する。純粋な形のCFTは、配位子と金属イオンの間の共有結合をすべて無視する。配位子と金属は、どちらも無限に小さい点電荷として扱われる。
All electrons are negative, so the electrons donated from the ligands will repel the electrons of the central metal. Let us consider the behavior of the electrons in the unhybridized d orbitals in an octahedral complex. The five d orbitals consist of lobe-shaped regions and are arranged in space, as shown in Figure 19.33. In an octahedral complex, the six ligands coordinate along the axes.
英語のヒント
すべての電子は負の電荷を持つので、配位子から供与される電子は、中心金属の電子を反発する。八面体錯体の混成していないd軌道内での、電子の挙動を考えよう。五つのd軌道は葉状の領域からなり、図19.33に示すように空間内に配置されている。八面体錯体では、六つの配位子が軸に沿って配位する。
この図は五つのd軌道の図解を含む。各図には三本の軸がある。z軸は鉛直で、上向きの矢印で示されている。最初の図では「z」と表示されている。同様に、x軸は左奥から右手前へ図を斜めに横切る矢印で、y軸は左手前から右奥へ図を斜めに横切る矢印で示され、それぞれ「x」「y」と表示されている。第一の図には、原点からx軸とy軸の正負の方向に延びる、オレンジ色の風船のような四つの形があり、正負のx軸とy軸の長さの半分を少し超える範囲を覆っている。図の下には「d 下付き(x 上付き2 − y 上付き2)」と表示されている。 そのすぐ右の第二の図は似ているが、x、y、zの表示はそれぞれ文字Lに置き換えられている。オレンジ色の風船状の形は一対だけあり、原点から鉛直軸に沿って上下に延びる。原点の周囲にはオレンジ色のトーラス、すなわちドーナツ形があり、x軸とy軸を通る向きに置かれている。この形は、x軸とy軸の正負の部分の長さのおよそ3分の1まで延びる。この図には「d 下付き(z 上付き2)」と表示されている。 第三から第五の図は第一の図と似ており、オレンジ色の風船状の形が四つずつある。ただし、軸に対するそれらの向きが異なり、x軸、y軸、z軸の表示は、それぞれ文字Lに置き換えられている。向きの違いを示しやすくするため、これらの図には平面が加えられている。第三の図では、緑の平面がx軸の全長を通って鉛直に置かれ、青い平面がy軸の全長を通って水平に置かれている。風船状の形は、原点から、正のz軸と負のy軸の間、正のz軸と正のy軸の間、負のz軸と負のy軸の間、負のz軸と正のy軸の間の空間へ延びる。この図には「d 下付き(yz)」と表示されている。 第四の図では、緑の平面がx軸とy軸を通って鉛直に置かれ、青い平面がx軸の全長を通って水平に置かれている。風船状の形は、原点から、正のz軸と負のx軸の間、正のz軸と正のx軸の間、負のz軸と負のx軸の間、負のz軸と正のx軸の間の空間へ延びる。この図には「d 下付き(xz)」と表示されている。 第五の図では、桃色の平面がy軸の全長を通って鉛直に置かれ、緑の平面がx軸の全長を通って鉛直に置かれている。風船状の形は、原点から、正のx軸と負のy軸の間、正のx軸と正のy軸の間、負のx軸と負のy軸の間、負のx軸と正のy軸の間の空間へ延びる。この図には「d 下付き(xy)」と表示されている。

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Figure 19.33図 19.33
The directional characteristics of the five d orbitals are shown here. The shaded portions indicate the phase of the orbitals. The ligands (L) coordinate along the axes. For clarity, the ligands have been omitted from the dx2−y2 orbital so that the axis labels could be shown.
ここには、五つのd軌道の方向に関する特徴を示している。着色部分は軌道の位相を示す。配位子(L)は軸に沿って配位する。分かりやすくするため、dx2−y2軌道からは配位子を省略し、軸の表示が見えるようにしてある。
In an uncomplexed metal ion in the gas phase, the electrons are distributed among the five d orbitals in accord with Hund's rule because the orbitals all have the same energy. However, when ligands coordinate to a metal ion, the energies of the d orbitals are no longer the same.
英語のヒント
気相中の錯体を作っていない金属イオンでは、五つのd軌道がすべて同じエネルギーを持つため、電子はフントの規則に従ってそれらの軌道に分布する。しかし、配位子が金属イオンに配位すると、d軌道のエネルギーはもはや同じではなくなる。
In octahedral complexes, the lobes in two of the five d orbitals, the dz2 and dx2−y2 orbitals, point toward the ligands (Figure 19.33). These two orbitals are called the eg orbitals (the symbol actually refers to the symmetry of the orbitals, but we will use it as a convenient name for these two orbitals in an octahedral complex). The other three orbitals, the dxy, dxz, and dyz orbitals, have lobes that point between the ligands and are called the t2g orbitals (again, the symbol really refers to the symmetry of the orbitals). As six ligands approach the metal ion along the axes of the octahedron, their point charges repel the electrons in the d orbitals of the metal ion. However, the repulsions between the electrons in the eg orbitals (the dz2 and dx2−y2 orbitals) and the ligands are greater than the repulsions between the electrons in the t2g orbitals (the dzy, dxz, and dyz orbitals) and the ligands. This is because the lobes of the eg orbitals point directly at the ligands, whereas the lobes of the t2g orbitals point between them. Thus, electrons in the eg orbitals of the metal ion in an octahedral complex have higher potential energies than those of electrons in the t2g orbitals. The difference in energy may be represented as shown in Figure 19.34.
英語のヒント
八面体錯体では、五つのd軌道のうち二つ、dz2軌道とdx2−y2軌道の葉状部分が、配位子の方向を向く(図19.33)。この二つの軌道をeg軌道と呼ぶ(実際にはこの記号は軌道の対称性を表すが、ここでは八面体錯体内のこの二つの軌道の便利な名前として使う)。残る三つの軌道、dxy、dxz、dyz軌道の葉状部分は、配位子の間を向き、t2g軌道と呼ばれる(ここでも実際には記号は軌道の対称性を表している)。六つの配位子が八面体の軸に沿って金属イオンに近づくと、その点電荷は金属イオンのd軌道内の電子を反発する。ただし、eg軌道(dz2軌道とdx2−y2軌道)の電子と配位子の間の反発は、t2g軌道(dzy、dxz、dyz軌道)の電子と配位子の間の反発より大きい。これは、eg軌道の葉状部分が配位子を直接向く一方、t2g軌道の葉状部分は配位子の間を向くためである。したがって、八面体錯体の金属イオンのeg軌道内の電子は、t2g軌道内の電子より高いポテンシャルエネルギーを持つ。エネルギーの差は、図19.34のように表すことができる。
一つの図が示されている。左側には図の高さに沿って上向きの鉛直矢印があり、「E」と表示されている。その右には、黄色で縁取った正方形が二行ある。第一行には等間隔の三つの正方形があり、左から「d 下付き(xy)」「d 下付き(xz)」「d 下付き(yz)」と表示されている。第二行は第一行のすぐ上にあり、等間隔の二つの正方形に「d 下付き(z 上付き2)」「d 下付き(x 上付き2 − y 上付き2)」と表示されている。図の右端では、最も右の正方形の下辺のすぐ右に、短い水平線分がある。この線分から、その真上で第二行の正方形の下辺の右にある第二の水平線分まで、両矢印が延びている。矢印には「大文字デルタ 下付きoct」と表示されている。下の水平線分には「t 下付き2g軌道」、上の水平線分には「e 下付きg軌道」と表示されている。

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Figure 19.34図 19.34
In octahedral complexes, the eg orbitals are destabilized (higher in energy) compared to the t2g orbitals because the ligands interact more strongly with the d orbitals at which they are pointed directly.
英語のヒント
八面体錯体では、配位子が直接向いているd軌道との相互作用がより強いため、eg軌道はt2g軌道に比べて不安定化される(エネルギーが高くなる)。
The difference in energy between the eg and the t2g orbitals is called the crystal field splitting and is symbolized by Δoct, where oct stands for octahedral.
英語のヒント
eg軌道とt2g軌道のエネルギー差を結晶場分裂と呼び、Δoctで表す。ここでoctは八面体を表す。
The magnitude of Δoct depends on many factors, including the nature of the six ligands located around the central metal ion, the charge on the metal, and whether the metal is using 3d, 4d, or 5d orbitals. Different ligands produce different crystal field splittings. The increasing crystal field splitting produced by ligands is expressed in the spectrochemical series, a short version of which is given here:
英語のヒント
Δoctの大きさは、中心金属イオンの周囲の六つの配位子の性質、金属の電荷、金属が3d、4d、5dのどの軌道を使うかなど、多くの因子に依存する。配位子が異なれば、異なる結晶場分裂を生じる。配位子が生じさせる結晶場分裂の増大する順序は、分光化学系列で表される。その短い形を以下に示す。
→a few ligands of the spectrochemical series, in order of increasing field strength of the ligandI−<Br−<Cl−<F−<H2O<NH3<en<NO2−<CN−
→分光化学系列のいくつかの配位子。配位子の場の強さが増す順に並べているI−<Br−<Cl−<F−<H2O<NH3<en<NO2−<CN−
In this series, ligands on the left cause small crystal field splittings and are weak-field ligands, whereas those on the right cause larger splittings and are strong-field ligands. Thus, the Δoct value for an octahedral complex with iodide ligands (I−) is much smaller than the Δoct value for the same metal with cyanide ligands (CN−).
英語のヒント
この系列では、左側の配位子は小さな結晶場分裂を生じさせる弱い場の配位子であり、右側の配位子は、より大きな分裂を生じさせる強い場の配位子である。したがって、ヨウ化物配位子(I−)を持つ八面体錯体のΔoct値は、同じ金属でシアン化物配位子(CN−)を持つ場合のΔoct値より、はるかに小さい。
Electrons in the d orbitals follow the aufbau (“filling up”) principle, which says that the orbitals will be filled to give the lowest total energy, just as in main group chemistry. When two electrons occupy the same orbital, the like charges repel each other. The energy needed to pair up two electrons in a single orbital is called the pairing energy (P). Electrons will always singly occupy each orbital in a degenerate set before pairing. P is similar in magnitude to Δoct. When electrons fill the d orbitals, the relative magnitudes of Δoct and P determine which orbitals will be occupied.
英語のヒント
d軌道内の電子は、主族元素の化学と同じように、構成(「積み上げ」)原理に従う。これは、全エネルギーが最小になるように軌道が満たされるという原理である。二個の電子が同じ軌道を占めると、同符号の電荷が互いに反発する。一つの軌道内で二個の電子を対にするために必要なエネルギーを、電子対形成エネルギー(P)という。電子は常に、対を作る前に、縮退した軌道の組の各軌道を一個ずつ占める。Pの大きさはΔoctに近い。電子がd軌道を満たすとき、ΔoctとPの相対的な大きさによって、どの軌道が占有されるかが決まる。
In [Fe(CN)6]4−, the strong field of six cyanide ligands produces a large Δoct. Under these conditions, the electrons require less energy to pair than they require to be excited to the eg orbitals (Δoct > P). The six 3d electrons of the Fe2+ ion pair in the three t2g orbitals (Figure 19.35). Complexes in which the electrons are paired because of the large crystal field splitting are called low-spin complexes because the number of unpaired electrons (spins) is minimized.
英語のヒント
[Fe(CN)6]4−では、六つのシアン化物配位子の強い場が、大きなΔoctを生じさせる。この条件では、電子が対を作るために必要なエネルギーは、eg軌道へ励起されるために必要なエネルギーより小さい(Δoct > P)。Fe2+イオンの六個の3d電子は、三つのt2g軌道内で対を作る(図19.35)。大きな結晶場分裂によって電子が対を作る錯体は、不対電子(スピン)の数が最小になるため、低スピン錯体と呼ばれる。
図の左側には、図の高さに沿って上向きの鉛直矢印があり、「E」と表示されている。その右には、黄色で縁取った正方形の行がいくつかある。第一行は図の右下にあり、つながった三つの正方形に「[Fe(CN) 下付き6] 上付き4−」と表示されている。各正方形には半矢印が二本あり、左は上向き、右は下向きである。第二行は第一行の左上にあり、正方形の下辺の高さは、第一行の正方形の上辺と等しい。この組も、つながった三つの正方形からなる。左の正方形には半矢印が二本あり、左は上向き、右は下向きである。この行の残る二つの正方形には、上向きの半矢印だけがある。図の下部の、この組のすぐ下には「[Fe(H 下付き2 O) 下付き6] 上付き2+」と表示されている。 この行の左には、つながった五つの正方形からなる第三行があり、その下辺の高さは、第二行の正方形の上辺と等しい。左の正方形には上向きと下向きの半矢印が一本ずつあり、この組の他のすべての正方形には、上向きの矢印が一本ずつある。図の下部のこの行の下には「Fe 上付き2+ 配位子なし」と表示されている。つながった二つの正方形からなる第四行は、第二行の右上にある。その下辺の高さは、第三行の正方形の上辺と等しい。各正方形には上向きの半矢印が一本ずつある。二つの正方形からなる第五行は、その右上、第一行の真上にあり、正方形の下辺の高さは、その前の行の正方形の上辺と等しい。これらの正方形は空である。 図の右側では、第一行の最も右の正方形の下辺のすぐ右に、短い水平線分がある。その線分から、その真上で第五行の正方形の下辺の右にある第二の水平線分へ、両矢印が延びる。矢印の右には「低スピン、大きいデルタ 下付きoct」と表示されている。下の水平線分には「t 下付き2g」、上の線分には「e 下付きg」と表示されている。第二行と第四行の右でも、第二行の最も右の正方形の下辺のすぐ右に、短い水平線分がある。その線分から、その真上で第四行の正方形の下辺の右にある第二の水平線分へ、両矢印が延びる。矢印の右には「高スピン、小さい大文字デルタ 下付きoct」と表示されている。下の水平線分には「t 下付き2g」、上の線分には「e 下付きg」と表示されている。

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Figure 19.35図 19.35
Iron(II) complexes have six electrons in the 5d orbitals. In the absence of a crystal field, the orbitals are degenerate. For coordination complexes with strong-field ligands such as [Fe(CN)6]4−, Δoct is greater than P, and the electrons pair in the lower energy t2g orbitals before occupying the eg orbitals. With weak-field ligands such as H2O, the ligand field splitting is less than the pairing energy, Δoct less than P, so the electrons occupy all d orbitals singly before any pairing occurs.
鉄(II)錯体は5d軌道に六個の電子を持つ。結晶場がないとき、軌道は縮退している。[Fe(CN)6]4−のように強い場の配位子を持つ配位錯体では、ΔoctがPより大きく、電子はeg軌道を占める前に、エネルギーの低いt2g軌道内で対を作る。H2Oのような弱い場の配位子では、配位子場分裂が電子対形成エネルギーより小さく、ΔoctはP未満であるため、電子は対を作る前に、すべてのd軌道を一個ずつ占める。
In [Fe(H2O)6]2+, on the other hand, the weak field of the water molecules produces only a small crystal field splitting (Δoct < P). Because it requires less energy for the electrons to occupy the eg orbitals than to pair together, there will be an electron in each of the five 3d orbitals before pairing occurs. For the six d electrons on the iron(II) center in [Fe(H2O)6]2+, there will be one pair of electrons and four unpaired electrons (Figure 19.35). Complexes such as the [Fe(H2O)6]2+ ion, in which the electrons are unpaired because the crystal field splitting is not large enough to cause them to pair, are called high-spin complexes because the number of unpaired electrons (spins) is maximized.
英語のヒント
一方、[Fe(H2O)6]2+では、水分子の弱い場が生じさせる結晶場分裂は小さい(Δoct < P)。電子がeg軌道を占めるために必要なエネルギーは、対を作るために必要なエネルギーより小さいので、対を作る前に、五つの3d軌道のそれぞれに電子が一個ずつ入る。[Fe(H2O)6]2+の鉄(II)中心の六個のd電子は、一対の電子と四個の不対電子になる(図19.35)。[Fe(H2O)6]2+イオンなど、結晶場分裂が電子を対にするほど大きくないために不対電子が存在する錯体は、不対電子(スピン)の数が最大になるため、高スピン錯体と呼ばれる。
A similar line of reasoning shows why the [Fe(CN)6]3− ion is a low-spin complex with only one unpaired electron, whereas both the [Fe(H2O)6]3+ and [FeF6]3− ions are high-spin complexes with five unpaired electrons.
英語のヒント
同様に考えると、[Fe(CN)6]3−イオンが、不対電子を一個しか持たない低スピン錯体である一方、[Fe(H2O)6]3+イオンと[FeF6]3−イオンが、どちらも五個の不対電子を持つ高スピン錯体である理由が分かる。
Example 19.7例題 19.7

High- and Low-Spin Complexes高スピン錯体と低スピン錯体

Predict the number of unpaired electrons.
不対電子の数を予測しなさい。
(a) K3[CrI6]
(a) K3[CrI6]
(b) [Cu(en)2(H2O)2]Cl2
(b) [Cu(en)2(H2O)2]Cl2
(c) Na3[Co(NO2)6]
(c) Na3[Co(NO2)6]

Solution解き方

The complexes are octahedral.
これらの錯体は八面体である。
(a) Cr3+ has a d3 configuration. These electrons will all be unpaired.
(a) Cr3+はd3配置を持つ。これらの電子はすべて不対電子になる。
(b) Cu2+ is d9, so there will be one unpaired electron.
(b) Cu2+はd9なので、不対電子は一個である。
(c) Co3+ has d6 valence electrons, so the crystal field splitting will determine how many are paired. Nitrite is a strong-field ligand, so the complex will be low spin. Six electrons will go in the t2g orbitals, leaving 0 unpaired.
英語のヒント
(c) Co3+はd6の価電子を持つので、対を作る電子の数は結晶場分裂で決まる。亜硝酸イオンは強い場の配位子なので、錯体は低スピンになる。六個の電子がt2g軌道に入り、不対電子は0個になる。

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The size of the crystal field splitting only influences the arrangement of electrons when there is a choice between pairing electrons and filling the higher-energy orbitals. For which d-electron configurations will there be a difference between high- and low-spin configurations in octahedral complexes?
英語のヒント
結晶場分裂の大きさが電子の配置に影響するのは、電子を対にするか、よりエネルギーの高い軌道に入れるかを選べる場合だけである。八面体錯体では、どのd電子配置で高スピン配置と低スピン配置の違いが生じるか。
Example 19.8例題 19.8

CFT for Other Geometries他の形状に対する結晶場理論

CFT is applicable to molecules in geometries other than octahedral. In octahedral complexes, remember that the lobes of the eg set point directly at the ligands. For tetrahedral complexes, the d orbitals remain in place, but now we have only four ligands located between the axes (Figure 19.36). None of the orbitals points directly at the tetrahedral ligands. However, the eg set (along the Cartesian axes) overlaps with the ligands less than does the t2g set. By analogy with the octahedral case, predict the energy diagram for the d orbitals in a tetrahedral crystal field. To avoid confusion, the octahedral eg set becomes a tetrahedral e set, and the octahedral t2g set becomes a t2 set.
英語のヒント
CFTは、八面体以外の形状の分子にも適用できる。八面体錯体では、egの組の葉状部分が配位子を直接向くことを思い出そう。四面体錯体では、d軌道は同じ位置にあるが、配位子は四つだけで、軸の間に位置する(図19.36)。四面体の配位子を直接向く軌道はない。しかし、egの組(直交座標軸に沿う)は、t2gの組より、配位子との重なりが少ない。八面体の場合との類推によって、四面体結晶場内のd軌道のエネルギー図を予測しなさい。混乱を避けるため、八面体のegの組は四面体のeの組となり、八面体のt2gの組はt2の組となる。
この図には三次元の図解がある。原点には文字Mがある。先端に「z」と表示された矢印が、中心を通って上を向く。先端に「x」と表示された矢印が、中心を通って右を向く。第三の矢印は先端に「y」と表示され、中心を通って、図の左手前から右奥へ向かう。緑色の直方体が描かれ、原点から正負のx軸、y軸、z軸の長さのおよそ4分の3まで広がっている。直方体の左上手前、右上奥、右下手前、左下奥の頂点に、小さな赤い球がある。中央のMから、直方体を通ってこれら四個の小さな赤い球へ、赤い線が延びる。

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Figure 19.36図 19.36
This diagram shows the orientation of the tetrahedral ligands with respect to the axis system for the orbitals.
この図は、軌道の座標軸系に対する四面体配位子の向きを示している。

Solution解き方

Since CFT is based on electrostatic repulsion, the orbitals closer to the ligands will be destabilized and raised in energy relative to the other set of orbitals. The splitting is less than for octahedral complexes because the overlap is less, so Δtet is usually small (Δtet=49Δoct):
CFTは静電反発に基づくため、配位子に近い軌道は不安定化され、他の組の軌道に比べてエネルギーが上がる。重なりが少ないので、分裂は八面体錯体の場合より小さく、したがってΔtetは通常小さい。(Δtet=49Δoct):
図の左側には、図の高さに沿って上向きの鉛直矢印があり、「E」と表示されている。その右には、黄色で縁取った正方形が二行ある。第一行には隣り合う二つの正方形がある。第二行は第一行のすぐ上にあり、隣り合う三つの正方形を含む。図の右側には、第一行の最も右の正方形の下辺のすぐ右に、短い水平線分がある。この線分から、その真上で第二行の正方形の下辺の右にある第二の水平線分まで、両矢印が延びる。矢印の右には「小さい大文字デルタ 下付きtet」と表示されている。下の水平線分には「e 下付き」、上の線分には「t 下付き2」と表示されている。

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Explain how many unpaired electrons a tetrahedral d4 ion will have.
四面体のd4イオンが持つ不対電子の数を説明しなさい。
The other common geometry is square planar. It is possible to consider a square planar geometry as an octahedral structure with a pair of trans ligands removed. The removed ligands are assumed to be on the z-axis. This changes the distribution of the d orbitals, as orbitals on or near the z-axis become more stable, and those on or near the x- or y-axes become less stable. This results in the octahedral t2g and the eg sets splitting and gives a more complicated pattern, as depicted below:
英語のヒント
もう一つの一般的な形状は平面正方形である。平面正方形は、八面体構造からトランス位の配位子を一対取り除いたものと考えることができる。取り除く配位子はz軸上にあるとする。これによって、z軸上またはその近くの軌道はより安定になり、x軸やy軸上またはその近くの軌道はより不安定になるため、d軌道の分布が変わる。その結果、八面体のt2gの組とegの組が分裂し、以下に示すような、より複雑なパターンになる。
縦長の長方形を四段に配置した図が示されている。最下段には、間隔を置いて二つの長方形がある。左の長方形の下には「d 下付きxz」、右の長方形の下には「d 下付きyz」と表示されている。そのすぐ上の第二段には、下の二つの間の上方に長方形が一つだけあり、「d 下付きzの二乗」と表示されている。そのすぐ上の第三段には、真上に長方形が一つだけあり、「d 下付きxz」と表示されている。そのすぐ上の第四段にも、真上に長方形が一つだけあり、「d 下付きxの二乗 − yの二乗」と表示されている。

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