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質問No.7494846
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回答数5
閲覧数3318
2価の銅イオンの電子配置
2価の銅イオンの電子配置について調べていたら
見解の違う記事が2つあったのでどちらが正しいのかわかりません。
わかる方いらっしゃいましたらよろしくおねがいします。
一方はhttp://okwave.jp/qa/q34149.html
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 4p3となり安定と記されてます。

もう一方は
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1052730135
K:2 L:8 M:15 N:2となってました。
投稿日時 - 2012-05-25 07:36:38

質問者が選んだベストアンサー

回答No.2
どちらも間違っています。

正しくは
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9
K:2 L:8 M:17
です。

なぜそうなるのかについては
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/4170566.html
をみて下さい。
投稿日時 - 2012-05-25 14:24:56
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お礼
回答ありがとうございます。
URL拝見いたしました。大変参考になりました。
投稿日時 - 2012-05-26 18:58:29

ベストアンサー以外の回答 (4)

回答No.5
> Cu^2+ の電子配置は(3d9)(4s0)である
> という結果はどういう測定によって得られた結果なのでしょうか。

自由イオンのスペクトルデータから得られます。
中性原子の電子配置が自由原子のスペクトルデータから得られるのと同じです。


> 原子の場合は単体で測定が可能でしょう。イオンというのは本来的に化合物です。

希ガスや金属蒸気などの単原子気体であれば、単体で自由原子の測定が可能です。しかし、気相が分子からなる元素であれば測定が不可能になります。例えば、水素原子の電子配置は、水素の単体(水素分子)のスペクトルからはわかりません。バルマー系列などの線スペクトルを観測するためには、放電などによって水素分子の結合を切って、水素原子を自由原子にする必要があります。

自由イオンもまた、放電などによって、単体から作ることができます。


> 吸収スペクトルは試料ごとに異なるはずです。

自由イオンのスペクトルですので、吸収線の位置は、元素とイオンの電荷だけで決まります。イオンの供給源となる物質の種類には依存しません。


> 配位子場理論の本を参考に挙げている方もおられます。

配位子場理論は、関係ないです。自由イオンが錯イオンになったり分子になったり陰イオンに取り囲まれたりしたときに、どのようにエネルギーの縮退が解けていくのか、を議論するのが配位子場理論です。自由イオンの性質について詳しく書かれている配位子場理論の本があるのは確かですけど、自由イオンの電子配置は、配位子場とは無関係に決まります。


> 吸収が変わっても電子配置は変わらないというのであればそれはまたそれで説明が必要になることでしょう。

イオン、分子によって吸収が変わっても、二価の銅イオンの電子配置はd9のままです。

自由イオンでは、d軌道の5つの軌道はすべて同じエネルギーなのですけど、配位子場によって軌道のエネルギーに差が生じます。例えば、6配位正八面体型の錯イオンでは、少しエネルギーの高い2つのd軌道と少しエネルギーの低い3つのd軌道に分かれます(簡単のためヤーン-テラー歪は無視します)。この軌道のエネルギー差が配位子場の強さによって変わるので、(d-d遷移の)吸収は少し変わりますけど、電子配置がd9であることに変わりはありません。

3d8 4s1 という電子配置がどのくらい高いエネルギーを持つのか、については
NIST Atomic Spectra Database
http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/levels_form.html
を参照してください。Cu 2 (または Cu III)と入力すると3d9 4s0 と3d8 4s1 のエネルギー差が少なくとも60000cm-1あることが分かります。これは化合物の色には全く影響を与えないといっていいほどの大きなエネルギーです。
投稿日時 - 2012-06-02 02:35:33
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回答No.4
#3です。
#3は本に書かれている内容を写しただけのものです。

私がこういうことに詳しいわけではありません。
イオンの電子配置のスペクトルデーターであるということですがどういう試料を用いての測定なのでしょうか。
原子の場合は単体で測定が可能でしょう。イオンというのは本来的に化合物です。
銅で言えば化合物ごとに色が異なります。吸収スペクトルは試料ごとに異なるはずです。
配位子場理論の本を参考に挙げている方もおられます。配位子場理論は周囲に配位しているイオン、分子によって吸収が変わることを説明している理論ですから電子配置にも関係があるのではないかと考えるのは自然なものです。シュライバー・アトキンスの教科書には田辺―菅野ダイヤグラムというのが巻末に付録として載せられています。このダイヤグラムは配位子場理論に基づいて求められたものです。

吸収が変わるということは電子配置も異なっているかもしれないということを示唆しています。
吸収が変わっても電子配置は変わらないというのであればそれはまたそれで説明が必要になることでしょう。

#3に書いたような
Cu^2+ の電子配置は(3d9)(4s0)である
という結果はどういう測定によって得られた結果なのでしょうか。
私にはよくわかりません。
投稿日時 - 2012-05-30 11:10:54
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回答No.3
手元にあった オドワイヤー、他「入門化学結合」(倍風館)を見てみました。

電子配置はスペクトルデータから組み立てているようです。

Cu   KLM(4s1)(3d10)
Cu^2+ KLM(3d9)

Co   KLM(4s2)(3d7)
Co^2+ KLM(3d7)

中性原子の電子配置は載せている教科書が多いと思いますがイオンの電子配置を載せているものが少ないので混乱しているのでしょう。ScからZnまでの遷移元素については2価の陽イオンの場合、4sに配置されている電子は存在していません。(3d1)から(3d10)まで順番に1つずつ入って行きます。(1価の陽イオンについてはこういう関係は成り立っていないようです。)

問題はどうしてこういうことが起こるかでしょう。
中性原子で成り立っていた4sと3dのエネルギー準位が近い(交差している)という関係がイオンになると成り立たなくなっているということになります。この本ではそれを等電子の関係にある原子とイオンを比べることによって説明しています。
Cu^2+とCoは等電子の関係にあります。でも電子配置はことなっています。
この2つの違いは核の電荷です。27+から29+に変わっています。この正電荷の増加が4sと3dのエネルギー準位の差を大きくした(交差が解消された)という説明です。
投稿日時 - 2012-05-26 07:38:31
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お礼
回答ありがとうございます。
調べてくださりありがとうございます。
大変参考になります。
投稿日時 - 2012-05-26 19:55:01
回答No.1
「基底状態」の電子配置ということですよね。
参考URLによれば前者ですね。多分それが正しいと思います。
ちなみに、そのあたりの元素であれば基底状態と励起状態のエネルギー差が非常に小さいものもあります。
投稿日時 - 2012-05-25 12:46:45
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お礼
回答ありがとうございます。
投稿日時 - 2012-05-26 18:55:46
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