已有 6584 次阅读 2023-1-17 23:11 |系统分类:教学心得

        磁矩（μ）是物质的重要物性参数，磁矩的应用也极为广泛，本文着重探讨磁矩计算及其在配合物价键理论

中的应用.

磁矩（μ）

 磁矩的定义式参见如下式（1）：

            （1）

 式（1）中n代表物质（分子、离子或原子）内未成对的单电子数；

"B・M"指玻尔磁子，是磁矩的单位；也常用μB表示，1μB=9.2732×10-24A・m2.

    1.1 磁矩的计算

     [例1.] 试计算下列各物质的磁矩：(1)Co2+；(2)[FeF6]3-；(3)K4[Fe(CN)6]；(4)O2.

     解：一般情况下，游离的离子、配离子及配位化合物未成对的单电子仅存在于中心离子（或原子）的价电子

构型中.

（1）Co2+的价电子构型为：3d7. 

         3d轨道电子的轨道表示式为： ，n=3

         将n=3代入式（1）可得Co2+的磁矩： （2）

 （2）Fe3+的价电子构型为：3d5.

        依据晶体场理论：[FeF6]3-中F-为弱场配位体，Δ0P，K4[Fe(CN)6]为低自旋配合物，3d轨道电子排布式为：, n=0

       将n=0代入式（1）可得K4[Fe(CN)6]的磁矩：        （4）

    (4) 依据分子轨道理论，O2分子轨道式[1]为：

         将n=2代入式（1）可得O2的磁矩：  （5）

   2. 磁矩在配合物的价键理论中的应用

       配合物的价键理论探讨配合物形成体与配位体之间配位键形成的过程；是杂化轨道理论在配位键形成过程

中的具体应用；主要研究内容包括：形成体杂化轨道方式、配位键类型及配位个体的空间构型等. 

      将磁矩值与配合物价键理论结合，可方便判断出中心离子形成配位键时3d轨道中单电子是否发生耦合，提

高价键理论的使用效率.

[例2.]实验测得下列配离子的磁矩数据[2]，参见如下表1.

       表1. 有关配离子磁矩（μ）实测值

试分别指出表1中配离子的中心离子杂化轨道方式、配离子空间构型及配位键类型.

解：将各物质磁矩值分别代入式（1），可计算得到相应配离子的单电子数n，结果参见如下表2.

           表2. 有关配离子的单电子数n

        中心离子的价电子构型、游离中心离子单电子数及配离子单电子数参见如下表3.  

 表3. 中心离子的价电子构型、游离中心离子单电子数及配离子单电子数

        由表3可得相关中心离子杂化轨道方式、配离子空间构型及配位键类型，具体结果参见如下表4.

表4. 相关中心离子杂化轨道方式、配离子空间构型及配位键类型

        表4结果显示，磁矩数据可以辅助判断出中心离子形成配位键时，3d轨道单电子是否发生了耦合， 进而得

出中心离子杂化轨道方式、配离子空间构型及配位键类型.

  3. 结论

      "磁矩+配合物价键理论"讨论模式，可提高配合物价键理论使用效率.

参考文献

[1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学（第五版）.北京：高等教育出版社,2018,6:158.

[2]天津大学无机化学教研室编. 无机化学（第五版）.北京：高等教育出版社,2018,6:220.