화학과 무기화학2 ㅇ 교수님 2003년 1번째 시험

화학과 ㅇ교수님의 무기화학2 1차 중간고사입니다. (모범 답안지도 있습니다 굉장하죠)

위 과목은 족보가 무조건 있어야 하는 과목으로 유명하죠 

100점 만점에 평균이 90이라니 말도 안되는 점수가 평균이지만

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

 

무기화학2

2003-1

 

1. 다음 보기에서 지정된 point group을 가지는 화합물들을 모두 고르시오. (3점 * 3 = 9점)

(보기)

① HCl

② CN-

③ NH3

④ BF3(trigonal planar)

⑤ ICl4-(square planar)

⑥ CH2Cl2

⑦ trans-[Pt(NH3)2Cl]

⑧ mer-[MA3B3]

⑨ fac-[MA3B3]

⑩ trans-[MA2(B^B)2]

⑪ ClF3(T-shape)

⑫ MnMe(CO)5 (Oh)

⑬ [Co(NH2CH2CH2NH2)3]3+

⑭ [Pt(NH3)Cl3]- ⑮CCl4

 

1)     C3v

 

2)     D2h

 

3)     C2v

 

2.     배위화합물의 구조 및 성질을 설명하는 이론중 원자가 결합이론(Valence Bond Theory:VBT)에 따르면 착물의 자기적 성질에 따라 구조가 결정된다. [Co(NH3)6]3+, (d6, diamagnetic)에 대하여 물음에 답하시오.

 

1)     Co3+의 term symbol을 찾고자 한다. unpaired electron이 4개 있는 ground state ion상태와 unpaired electron이 없는 excited state ion 상태에 대하여 각각 답하시오.

 

(1)   이 경우 가능한 총 microstate의 수를 각 상태에 대하여 계산하시오. (4점)

 

(2)   각 상태의 ground state의 term symbol을 I값까지 포함하여 포시하시오. (4점)

 

(3)   이 ground state term symbol들이 나타내는 microstate의 수를 계산하시오. (4점)

 

2)     이 착물의 구조를 혼성상태를 확인하여 추론하시오. (2점)

 

3)     위 착물의 자기적 성질을 표시하는 곡선은 무엇인지 아래 그림에서 찾으시오.(2점)

 

3.

의 UV-vis spectrum은 다음과 같다. 다음 물음에 답하시오. (3*10=30점)

 

1) 위 착물의 ground state term을 J값까지 표시하여 구하시오.

 

2)이 spectrum들을 분석하기 위한 적당한 Orgel diagram을 그리시오.

 

3) Ligand를 spectrochemical series에서 높은 위치를 차지하는 리간드로 바꾸면 흡수 peak는 어느 쪽으로 이동하는가?

 

4) Spectrochemical series가 가지는 의미에 대하여 논하시오.

 

5) 위의 spectrum에서 peak가 상당히 broad하다. 이유에 대하여 논하시오.

 

6) gas phase의 spectrum은 solution에서의 spectrum에서보다 peak가 sharp하다. 이유는?

 

7) 이 착물에서와 같이 팔면체 구조 (Oh)에서는 Selection rule 중 Laporte rule에 따르면 d-d 전이는 금지(forbidden)되어 관찰될 수 없다. 그러나 위와 같이 peak가 나타난다. 이유는?

 

8) Orgel diagram에 따르면 1개의 전이만이 예상되지만 spectrum은 shoulder가 나타난다.

이는 소위 tetragonal distortion이라는 구조의 변형이 나타나기 때문이다. 이때 z-out 변형이 일어난일어 할 때 변형된 착물의 point group을 명시하고 d-orbital splitting pattern을 도시하시오.

 

9) Tetragonal distortion은 Jahn-Teller effect가 나타날 때 관찰된다.

 

(1) Jahn-Teller effect의 정의

 

(2) 다음의 경우 Jahn-Teller effect가 나타나는지 여부를 명시하고 근거를 간단히 기술하시오.

 

a. [CrCl6]4-(high spin)

 

b. [Cr(CN)6]3- (low spin)

 

10)  ligand to metal charge transfer를 reverse redox process라고 하는데 이유를 설명하고 intensity가 큰 이유를 간단히 기술하시오.

 

4. 다음의 [Cr(H2O)6]3+ spectrum을 보고 다음에 답하시오.(3점*4=12점)

 

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

 

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

 

3) 어떤 경우에는 상태의 crossing이 일어나지 않으나 어떤 경우에는 상태의 crossing이 나타난다. 어느 경우에 crossing이 가능한가?

 

4) 가운데 수직선이 의미하는 것은?

 

5. 주어진 Tanabe-Sugano diagram을 이용하여 [ML6]n+(low spin, Oh)의 spectrum에서 M=Ni2+(d8), Co2+(d7)일 때 관찰되는 lowest-energy spin-allowed 전이를 각각 명시(처음과 나중 상태 표시)하시오.

 

6. [Co(NH3)6]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(Гσ)를 찾으시오.(5점)

 

2) Irreducible representation의 계수를 다음의 식으로 얻어진다.

 주어진 charater table을 이용하여 계수를 확인하시오.(5점)

 

3) LGO의 symmetry를 활용하여 MO diagram을 그리시오.(10점)

 

7. 10 Dq(△o) 값에 미치는 요인을 고려하여 다음의 경우 어느 착물의 10 Dq값이 클 것인가를 예측하고 근거를 밝히시오.(2점*3=6점)

 

1) [CoF6]4- vs [CoF6]3-

 

2) [CoCl6]4- vs [CoCl4]2-

 

3)[Cr(CO)6] vs [W(CO)6]

 

8. FeAl2O4, CoAl2O4, NiAl2O4 중에서 inverse spinel 구조를 가질 확률이 가장 큰 것을 고르고, 이유를 밝히시오. (4점)

(inverse spinel 구조에서는 2가 이온은 Oh hole, 3가 이온은 Td와 Oh hole에 위치)

 

 

 

 

 

여기까지가 문제구요.

 

아래는 모범 답안입니다.

 

1.

2.

3.

 

 

4.

5.

 

6.

7. 

 

8.