高自旋狀態

高自旋狀態（high-spin state）是指在一定的晶體場中，氧化態相同的同種過渡元素離子，在其電子構型中，自旋方向一致的不成對電子數為最多時所處的狀態。

基本介紹

• 中文名：高自旋狀態
• 外文名：high-spin state
• 隸屬：分子學
• 學科：分子學

背景知識

配合物的價鍵理論：

( 1 ) 中心原子以空軌道接受配體的孤對電子，形成 配鍵鍵。即 共價鍵。( 2 ) 中心原子能量相近的價層空軌道進行雜化，形成具有一定空間伸展方向的、能量相同的雜化軌道，每一個空的雜化軌道接受配位原子的一對孤對電子形成配位鍵。( 3 ) 中心原子雜化軌道的伸展方向決定了配位鍵的方向，也就決定了配合物的空間構型。

順磁性：

順磁性（paramagnetism）是指材料對磁場回響很弱的磁性。如用磁化率k=M/H來表示（M和H分別為磁化強度和磁場強度），從這個關係來看，磁化率k是正的，即磁化強度的方向與磁場強度的相同。一些原子核（如1H，7Li，11B，13C，17O等以及中子）具有磁矩，在磁場作用下會產生順磁性，但其順磁磁化率比電子對順磁性的貢獻小得多。因而在討論物質的順磁性時，可不計及核的順磁性。從原子結構來看，組成順磁性物體的原子、離子或分子具有未被電子填滿的內殼層，這類材料的原子、離子或分子中存在固有磁矩，因其相互作用遠小於熱運動能，磁矩的取向無規，使材料不能形成自發磁化。在經典理論中，磁矩在磁場中可取任意方向。所有這些材料中的原子或離子在磁場作用下所產生的磁矩都很小。如許多過渡金屬和稀土元素的絕緣化合物，有機化合物中的自由基，以及少數順磁性氣體（如NO），在一般情況下磁化率隨溫度的變化遵從居里定律：κ=C/T，式中C稱為居里常數，T為溫度。

高自旋狀態的具體解釋

高自旋狀態

high-spin state，是指在一定的晶體場中，氧化態相同的同種過渡元素離子，在其電子構型中，自旋方向一致的不成對電子數為最多時所處的狀態。

外軌型配合物

外軌型配合物中心離子的電子結構不發生變化，僅用外層的空軌道ns，np，nd進行雜化生成能量相同，數目相等的雜化軌道與配體結合。如鹵素、氧等配位原子電負性較高，不易給出孤對電子，它們傾向於占據中心體的最外層軌道，易形成外軌型配合物。如。

高自旋配合物

對同一中心原子(離子) 與某些配位體形成的配合物常因具有較多的未成對電子而顯順磁性或磁矩較大，稱為高自旋配合物。

判斷配合物空間構型的方法

( 1 ) 由已知條件(如磁矩)或潛在的條件(如配體的強弱)推出中心離子的成單電子數，並正確寫出中心離子的價電子層軌道排布式。

( 2 ) 由中心離子的配位數結合價電子層軌道排布式確定雜化類型(關鍵要確定是使用(n-1)d軌道還是nd軌道參與雜化)。

( 3 ) 由雜化類型確定配合物空間構型（參照下表）

( 4 ) 由雜化類型確定是內軌型還是外軌型(只要有(n-l)d軌道參與雜化就是內軌型配合物，否則為外軌型配合物)，成單電子數為0或1等低電子數的為低自旋配合物，成單電子數多的(一般>2)為高自旋配合物。

知識擴展

內軌型配合物

中心體使用內層的(n-1)d空軌道參加雜化所形成的配合物稱為內軌型配合物。 C(如氰根離子)、N(如亞硝酸根離子)等配位原子電負性較低而容易給出孤對電子，它們可使(n-1)d電子 發生重排而空出部分（n-1）d軌道參與雜化，易形成內軌型配合物。 由於(n-1)d軌道的能量比nd軌道低，因此， 對同一個中心體而言，一 般所形成的內軌型配合物比外軌型穩定。

低自旋配合物

而與另一些配體形成的配 合物則有較少的未成對電子(磁矩較小)或呈抗磁性，稱為低自旋配合物。 注意：高低自旋配合物是相對的，只是 對同一中心離子而言。