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正八面体構造の異性体数[Aℓ(OH)₄(H₂O)₂]⁻

(問)アルミニウムイオンの錯イオン・錯体は6配位である。

配位子はアルミニウムイオンを中心とする正八面体の頂点に位置する。次の問に答えよ。

(1)[Aℓ(OH)₄(H₂O)₂]⁻の異性体数はいくつか

(2)[Aℓ(OH)₃(H₂O)₃]の異性体数はいくつか

(解説)問題集の解答でシス体とトランス体があるから2種だ、という解説を見たことがありますがそれではネーミングの問題で説明したことにはならないと思います。

正八面体の性質を理解する必要があります。

6つの頂点は互いに対称で対等です。上図で頂点CをAの位置に動かしても同じ位置関係になります。

すると、2つの頂点の選び方は「対角線の関係」「隣り合う関係」の2種しかないことが分かるでしょう。

(1)2個の配位子H₂Oの関係は対角線の関係か隣り合う関係かの2種しかありません。

答え:異性体は2つ

(2)配位子3個のうち2個は対角線の関係か隣り合う関係かです。それで場合分けします。

(i)対角線の関係(黒丸)の場合、残りの4つの頂点白丸は対等です。だから異性体数は1つ

(ⅱ)隣り合う関係(黒丸)の場合、対角線の関係を含む場合は(ⅰ)で尽くしたので、対角線の関係を含まないように残りのひとつを選ぶと下図の2つ白丸がありますが、この2つは対等です。だから異性体数は1つ。

答え:異性体は(ⅰ),(ⅱ)合わせて2つ

正八面体の性質をしっかり理解しましょう。対称性の観点から整理すると良いでしょう。


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