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無機化学・錯体化学の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学化学無機化学・錯体化学

中性の単核錯体 $(η^{6} - C_{6} H_{6}) Cr (CO)_{n}$ が 18 電子則を満たすとき、カルボニル配位子の数 $n$ を求めよ。ただし、 $n$ は正の整数とし、価電子の数は中性原子法で数えるものとする。 $Cr$ は 6 族の元素であり、中性原子法での供与電子数は $η^{6} - C_{6} H_{6}$ が $6$ 、 $CO$ が $2$ とする。

この問題で使うもの

18 電子則と有機金属錯体の価電子の数（説明と入口の問題）

この問題を解けるようになるまで（80 技能）

算数中学高校大学大学院

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ヒント

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ヒント 1

「18 電子則と有機金属錯体の価電子の数」の技能を使います。中性原子法で、金属の族番号と配位子の供与電子数を足し合わせましょう。

ヒント 2

価電子の数 $= (族番号) + (配位子の供与電子数の和) - (錯体の電荷)$ が $18$ になるように式を立てます。

ヒント 3

$Cr$ から $6$ 、 $η^{6} - C_{6} H_{6}$ から $6$ 、 $CO$ $n$ 個から $2 n$ なので、 $6 + 6 + 2 n = 18$ です。

答えと解説

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3

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解説を読む

中性原子法では、錯体の価電子の数を
$(金属の族番号) + (配位子の供与電子数の和) - (錯体の電荷)$
で数えます。

1. 金属の電子数

$Cr$ は 6 族なので、中性の $Cr$ 原子の価電子は $6$ 個です。

2. 配位子の供与電子数

$η^{6} - C_{6} H_{6}$ （ベンゼン環の 6 個の炭素で結合）: $6$ 個
$CO$ 1 個あたり $2$ 個、 $n$ 個で $2 n$ 個

3. 錯体の電荷

中性なので $0$ です。

4. 18 電子則の式を立てる

$6 + 6 + 2 n - 0 = 18$
$2 n = 6$
$n = 3$

したがって $n = 3$ で、錯体は $(η^{6} - C_{6} H_{6}) Cr (CO)_{3}$ です。

別解

中性原子法では、Cr（6 族）の価電子数は 6、 $η^{6} - C_{6} H_{6}$ の供与は 6、CO 1 個の供与は 2。18 電子則より $6 + 6 + 2 n = 18$ 、 $2 n = 6$ 、 $n = 3$ 。よって $(η^{6} - C_{6} H_{6}) Cr (CO)_{3}$ 。検算: $6 + 6 + 2 \times 3 = 18$ で一致する。

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