计算化学在金属配合物磁化率测定实验教学中的应用

摘要

金属配合物磁化率测定是经典的大学物理化学实验，一般通过古埃磁天平测定配合物磁化率，进而确定配合物中心离子的电子结构，与晶体场理论知识紧密联系。为让学生直观理解电子结构对配合物微观结构和结构稳定性的影响，深入理解实验内容，在传统磁化率测定实验基础上引入计算化学方法，采用Gaussian计算软件分别对FeSO₄·7H₂O和K₄Fe（CN）₆·3H₂O的中心离子的高、低自旋电子结构进行计算，将抽象、复杂的电子排布的影响具象化到能量和键长的比较，能量低的对应为有利的自旋状态，并将计算优化得到的几何结构与单晶X射线衍射结构数据进行比较，进一步确定有利的自旋状态。本实验以计算为桥梁，将实验测定结果、计算结果与理论知识有机结合起来，有助于培养学生实验结合理论、宏观联系微观的思维方式。同时利于激发高年级本科生的实验兴趣，提高综合实验技能。

关键词

晶体场理论 / 金属配合物 / 古埃法 / 量化计算 / 实验改进

基金资助

安徽省教学研究项目(2022jyxm1801); 中国科学技术大学本科质量工程项目(2022xjyxm022,2023xjyxm044,2024xjyxm045)