問 題
コバルト Co（原子番号27）に関する次の記述の㋐～㋓に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。
「気体の Co3+ イオンでは，3d 軌道に ㋐個の電子が収容され，㋑ 個の不対電子が存在するので，Co3+ は常磁性を示す。一方，正八面体構造のコバルト（Ⅲ）錯体［Co（NH3）6］3+ の中心金属イオンでは，3d 軌道のエネルギー準位の配位子場による分裂が ㋒，この錯体は反磁性を示す。このような錯体は ㋓ と呼ばれる。」
㋐ ㋑ ㋒ ㋓
1． 4 4 大きく 低スピン錯体
2． 4 4 小さく 高スピン錯体
3． 5 5 小さく 高スピン錯体
4． 6 4 大きく 低スピン錯体
5． 6 4 小さく 低スピン錯体
正解 (4)
解 説
4s までで電子 20 個うまって、次が 3d 軌道を電子が埋めていきます。コバルトの原子番号が 27 なので、3+ のイオンなら電子を 3 つ失っています。総電子数は 24 です。大外の 4s から電子は失われるため、Co3+ イオンの 3d 軌道には、6 個電子が収容されています。
3d 軌道には、５つの軌道が存在します。５つの軌道にできるだけバラけて同方向に（Hunt則）占有するため、4 個の不対電子が、同スピン方向で存在します。従って、常磁性を示します。※ d軌道の電子 ⇅、↑、 ↑、 ↑、 ↑
一方錯体では、d 軌道が 2 つと 3 つに分裂します（配位子場理論）。そして分裂が「大きい」ため、「電子対を作ってでも、エネルギーが低い軌道に入ろう」とします。そして不対電子が少ない「低スピン」配置をとります。
以上より、正解は 4 です。
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