🧪 [Cr(H₂O)₆]³⁺

Cr³⁺ — d³ konfiguratsiya

Cr: [Ar] 3d⁵4s¹. Cr³⁺: [Ar] 3d³. 3 ta d-elektron. Oktaedrik maydonda faqat yuqori spinli holat mavjud (t₂g³ eg⁰). d³ konfiguratsiya uchun past spin mavjud emas — 3 ta elektron t₂g orbitallarda parallel spin bilan joylashadi (Hund qoidasi).

KMBE — eng yuqori barqarorlik

KMBE = 3 × (−0.4Δ_o) + 0 × (+0.6Δ_o) = −1.2Δ_o. Bu — oktaedrik komplekslar orasida eng yuqori KMBE lardan biri (d⁶(QS) 2.4Δ_o bilan bir qatorda). Yuqori KMBE inertlikka sabab bo'ladi.

Magnit xossalari

t₂g³ — 3 ta toq elektron (Har bir t₂g orbitalda bittadan). Spin-only: μ_SO = √3(3+2) = √15 = 3.87 μ_B. Eksperimental: μ_eff = 3.7−3.9 μ_B. A₂_g asosiy term — orbital hissa deyarli yo'q. Spin-only formula juda yaxshi ishlaydi.

Nima uchun inert?

d³ da t₂g orbitallar yarim to'lgan (t₂g³) — almashinuv energiyasi qo'shimcha barqarorlik beradi. Ligand almashinishi vaqtida (I_d yoki I_a mexanizm) bu barqarorlik yo'qoladi — aktivatsiya energiyasi yuqori (E_a ≈ 110 kJ/mol). Natija: t_½ ≈ 80 soat!

UB-Vis spektri — ikkita asosiy polosa

d³ oktaedrik — 3 ta spin-ruxsat d-d o'tish kutiladi. Amalda 2 tasi ko'rinadigan sohada:
ν₁ = 17,400 cm⁻¹ (575 nm): ⁴A₂_g → ⁴T₂_g — sariq nurni yutadi
ν₂ = 24,600 cm⁻¹ (407 nm): ⁴A₂_g → ⁴T₁_g(F) — binafsha nurni yutadi
ν₃ = 37,800 cm⁻¹ (265 nm): ⁴A₂_g → ⁴T₁_g(P) — UB sohada

Rang — binafsha

ν₁ sariq nurni (575 nm), ν₂ binafsha nurni (407 nm) yutadi. O'rtacha qolgan rang — binafsha. ε ≈ 15−20 L·mol⁻¹·cm⁻¹ (Laport-taqiqlangan d-d o'tishlar). Δ_o = ν₁ = 17,400 cm⁻¹ — to'g'ridan-to'g'ri spektrdan aniqlanadi.

Spektrdan Δ_o va B hisoblash

ν₁ = Δ_o = 17,400 cm⁻¹. ν₂/ν₁ = 24,600/17,400 = 1.414. Tanabe-Sugano diagrammasidan: Δ_o/B ≈ 24.7. B = 17,400/24.7 = 704 cm⁻¹. Erkin Cr³⁺ uchun B = 1030 cm⁻¹. β = 704/1030 = 0.68 — kuchli nefelauksetrik effekt (kovalentlik yuqori).

Cr³⁺ tuzlarini suvda eritish

CrCl₃·6H₂O + H₂O → [Cr(H₂O)₆]³⁺ + 3Cl⁻

CrCl₃·6H₂O suvda eritilganda binafsha rangli [Cr(H₂O)₆]³⁺ eritmasi hosil bo'ladi. Aslida CrCl₃·6H₂O bir nechta izomer shaklida mavjud: [Cr(H₂O)₆]Cl₃ (binafsha), [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂·H₂O (och yashil), [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl·2H₂O (to'q yashil).

CrO₃ yoki K₂Cr₂O₇ dan qaytarish

K₂Cr₂O₇ + 3SO₂ + H₂SO₄ + H₂O → 2[Cr(H₂O)₆]³⁺ + 3SO₄²⁻ + 2K⁺

Cr(VI) birikmalari (K₂Cr₂O₇, CrO₃) kislotali muhitda SO₂, etanol yoki boshqa qaytaruvchilar bilan Cr(III) gacha qaytariladi. Eritma rangi to'q sariqdan binafshaga o'zgaradi.

Suv almashinuvi — juda sekin

[Cr(H₂O)₆]³⁺ + H₂O* → [Cr(H₂O)₅(H₂O*)]³⁺ + H₂O. k_H₂O = 2.4×10⁻⁶ s⁻¹ (25°C). <strong>t_½ ≈ 80 soat!</strong> Bu — eng inert akva komplekslardan biri. Sababi: yuqori KMBE va almashinuv energiyasi.

Gidroliz — kislotalilik

[Cr(H₂O)₆]³⁺ + H₂O ⇌ [Cr(H₂O)₅(OH)]²⁺ + H₃O⁺ (pK_a ≈ 4.0). Cr³⁺ akva kompleksi nisbatan kuchli kislota (Fe³⁺ dan kuchsizroq, Al³⁺ bilan taqqoslanuvchi). Ishqoriy muhitda Cr(OH)₃ cho&apos;kmasi tushadi.

Ligand almashinishi — yuqori haroratda

[Cr(H₂O)₆]³⁺ + 6NH₃ → [Cr(NH₃)₆]³⁺ + 6H₂O (qizdirish, katalizator bilan). Xona haroratida almashinish deyarli bormaydi. Yuqori harorat va ko&apos;mir katalizatori talab qilinadi. Hosil bo&apos;lgan [Cr(NH₃)₆]³⁺ — sariq rangli.

IQ spektroskopiya

ν(O−H): 3100−3500 cm⁻¹ (keng polosa, H-bog'lar). δ(H−O−H): 1600−1650 cm⁻¹. ν(Cr−O): 490 cm⁻¹. ρ(H₂O): 750−800 cm⁻¹. O_h simmetriya tufayli alternativ taqiq amal qiladi.

EPR spektroskopiya

Cr³⁺ (d³, S=3/2) — EPR signali kuzatiladi. g-faktor ≈ 1.98 (izotrop, O_h simmetriya). Nolinchi maydon ajralishi (ZFS) ≈ 0.5−1.0 cm⁻¹. ⁵³Cr (I=3/2, 9.5% tabiiy miqdor) gipernozik struktura kuzatilishi mumkin.