화학과 무기화학2 ㅇ 교수님 2006년 1번째 시험

화학과 ㅇ교수님의 무기화학2 1차 중간고사입니다.

위 과목은 족보가 무조건 있어야 하는 과목으로 유명하죠 (2017년과 2016년과 오래된 2006년도 비교해도 확실하게 알 수 있군요!)

100점 만점에 평균이 90이라니 말도 안되는 점수가 평균이지만

모두가 가지고 있는 족보이니만큼 아래 문제들을 참고하셔서 좋은 성적 받으셨으면 좋겠습니다.

 

무기화학2

2006-1

 

1.     A. Werner는 착화합물의 구조를 확인하는데 가능한 구조와 isomer의 수를 비교하여 확인하였다. 다음의 자료 중에서 정확한 isomer의 개수가 기술되지 않은 것은? (3점)

 

 

2.     다음의 경우 총 microstate 수와 ground state term symbol (J값 및 microstate 수까지 결정)을 결정하시오. (5점 * 4 = 20점)

 

(1) 

(2) 

(3)   오른쪽 pattern에서 dxy는 1-3δ2만큼 안정화되고 있다.

 

(4)   Electronically degenerate state에 있는 nonlinear molecule에서 degeneracy를 제거하기 위하여 lower symmetry 구조로 변형되지만 변형의 방향은 실험적으로만 결정할 수 있다.

 

(5)   dx2-y2와 dxy의 에너지차는 △o와 같다.

 

3) Oh 구조에서 Jahn-Teller effect가 나타나지 않는 것은? (3점)

(1) d4 (high spin)

(2) d5(low spin)

(3) d6(high spin)

(4) d7(low spin)

(5) d8

 

4) 다음 중 △o 값의 크기에 영향을 미치는 요인에 대한 설명 중 맞는 것은? (3점)

(1) 중심금속의 +전하가 증가할수록 △o값은 감소한다.

(2) Td 구조의 orbital splitting 정도는 Oh 구조에 비해 크다.

(3) △o값의 크기순으로 리간드를 나열한 것을 nephelauxetic series라고 한다.

(4) 구조와 리간드가 같은 경우 보통 주기율표상에서 밑에 위치하는 금속이 중심금속이 될 경우 △o값은 증가한다.

(5) 리간드의 -전하가 증가하면 △o값은 증가한다.

 

5) 다음 중 normal spinel 구조 (A(Ⅱ)B(Ⅲ)2O4)가 아닌 것은? (3점)

(1) MgAl2O4

(2) Mn3O4

(3) Co3O4

(4) MnCr2O4

(5) NiFe2O4

 

6) 다음 중 M과 L 사이의 상호작용이 어느 정도의 공유결합적 특성이 존재함을 보여주는 증거가 아닌 것은? (3점)

(1)   가장 강한장 리간드 중의 하나인 CO는 작은 dipole moment를 가지고 있다.

(2)   metal과 리간드의 radial wave function은 상당한 거리에서도 0이 되지 않아 어느 정도의 겹침(overlap)이 존재한다.

(3)   π bonding을 잘 하는 리간드를 가지면 complex의 전자간 repulsion이 크게 된다.

(4)   complex에서의 전자간 repulsion은 free ion에서보다 작다.

(5)   isolated metal ion에 1개의 d 전자를 가진 경우 electron spin resonance (electron paramagenetic resonance)에서 하나의 peak만 있으나 complex의 경우에는 복잡한 peak가 관찰된다.

 

7) 다음 중 △o 값을 감소시키는 ligand의 π interaction인 것은? (3점)

(1) π donor with filled p orbital

(2) π acceptor with vacant d orbital

(3) π acceptor with π* orbital

(4) π acceptor with σ* orbital

 

8) Oh과 같은 centrosymmetric molecule (i 포함)에서 d orbital은 gerade 특성을 가지므로 Laporte selection rule에 따라 모든 d-d transition은 본질적으로 금지되어 있으나 대부분 전이금속착물은 UV-vis spectrum에서 absorption band를 가진다. 이의 이유로 타당한 것은? (3점)

(1) 전자의 spin과 orbital vector간 coupling이 있기 때문이다.

(2) 분자에서 다양한 unsymmetrical vibration이 있어 일시적 center of symmetry가 파괴되기 때문이다

(3) 착물의 농도가 작기 때문이다.

(4) Oh에서는 gerade, ungerade의 구분이 없기 때문이다.

(5) 전이에 있어 spin selection rule이 더 우세하기 때문이다.

 

9) Orgel diagram과 Tanabe- Sugano diagram의 차이를 잘못 기술한 것은? (3점)

(1) Orgel diagram은 low spin 상태만 다루지만 Tanabe-Sugano diagram은 high spin과 low spin 상태를 모두 다룬다.

(2) Orgel diagram의 수직선은 geometry의 변화를 나타내지만 Tanabe-Sugano Diagram은 Spin state의 변화를 나타낸다.

(3) Tanabe-Sugano diagram은 항상 x축에 ground state를 표시하지만 Orgel diagram은 그렇지 않다.

(4) Orgel diagram은 에너지 단위를 △o(10Dq)를 사용하지만 Tanabe-Sugano diagram은 △o/B를 단위로 사용한다.

 

6. 다음의

 spectrum을 보고 다음에 답하시오. (5점 * 5 = 25점)

 

1) 이 Spectrum을 분석하기 위한 Orgel diagram을 그리고 어느 쪽을 활용하여야 하는지를 명시하시오.

2) 위 그림에서 10Dq에 해당하는 전이는(처음과 나중 상태 표시)?

3) 왼쪽에서는 상태의 crossing이 일어나지 않으나 오른쪽에서는 상태의 crossing이 나타난다. 이유는?

4) Spectrum의 peak가 broad한 이유와 gas phase에서의 peak 변화를 기술하시오.

5)

(high spin)의 ground state term을 명시하고 예상되는 전이에서 처음과 나중 상태를 표시하시오.

 

7. 다음은 LMCT(Ligand-to-metal charge transfer)가 나타나는 사면체구조의 ML4 complex의 molecular orbital diagram이다. 다음에 답하시오.

1) ligand to metal charge transfer를 reverse redox process라고 하는데 이유를 설명하고 intensity가 큰 이유를 간단히 기술하시오. (5점)

 

2) 위의 diagram에서 가능한 ligand to metal transition을 명시하시오.(전이 전 orbital과 전이 후 orbital 명시)

(5점)

 

3)

의 MO diagram을 그리고자 금속이온과 리간드의 상호작용을 group theory를 이용하여 분석하였다.

1) ligand group orbital(LGO)의 symmetry를 분석하기 위하여 σ interaction을 표시하는 reducible representation

를 찾으시오. (5점)

 

2) irreducible representation의 계수는 다음의 식으로 얻어진다.

주어진 character table을 이용하여 계수를 확인하시오.(5점)