广义上说是在强场配体中低自旋,弱场配体中高自旋。但是具体情况要具体分析,要看中心原子合配体的相互作用来确定,因为有时候同一种配体对一些中心原子来说是强场,对另外一些是弱场。低自旋配合物相当于价键理论的内轨型配合物,高自旋相当于外轨型。强场配体易形成低自旋配合物,弱场配体易形成高自旋。判断高自旋还是低自旋看他是内轨还是外轨
cn,co就容易形成内轨型,f,h2o就是外轨型。
1)高自旋状态是指在一定的晶体场中,氧化态相同的同种过渡元素离子,在其电子构型中,自旋方向一致的不成对电子数为最多时所处的状态。
反之,自旋方向一致的不成对电子数为最少时所处的状态,则称为低自旋状态(low-spin
state)。例如八面体场中的cd+离子,其d亚层的电子排布,高自旋状态的排布与低自旋状态的排布不同。高自旋状态意味着此时离子所处的晶体场为一弱场,低自旋状态则意味着为一强场。
2)低自旋状态是指在一定的晶体场中,氧化态相同的同种过渡元素离子,在其电子构型中,自旋方向一致的不成对电子数为最少时所处的状态。
反之,自旋方向一致的不成对电子数为最多时所处的状态,则称为高自旋状态(high-spin
state)。例如八面体场中的cd+离子,其d亚层的电子排布,高自旋状态的排布与低自旋状态的排布不同。高自旋状态意味着此时离子所处的晶体场为一弱场,低自旋状态则意味着为一强场。
这是晶体场理论中的定义。
当某个d轨道中已经有一个电子时,若第二个电子继续进去与其配对,则电子成对能P可定义为第二个电子克服第一个电子排斥作用所需的能量。在d轨道能级分裂后,d电子的排布要兼顾能量最低原理和洪特规则,既要尽可能分占不同轨道且自旋平行,还要保证总体能量最低,因而最终取决于分裂能Δ和电子成对能P的相对大小。
根据光谱化学序列,在CN-和CO等强场配体作用下,配合物分裂能更大,Δ>P,d电子更易在能级低的轨道中排布,称为低自旋。比如,在强场配体NO2−的作用下,八面体构型离子[Fe(NO2)6]3−的5个d电子将全部处于t2g轨道中。
与此相反,I−与Br−之类的弱场配体导致Δ
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在晶体场理论中,人们把d4-7四种较多未成对电子的状态称为高自旋,较少未成对电子的称为低自旋
弱场配体导致中心原子分裂能较小,成对能P>分裂能Δ,取高自旋
强场配体导致中心原子分裂能较大,成对能P<分裂能Δ,取高自旋