Klíčový rozdíl - teorie krystalového pole vs. teorie pole ligandů
Teorie krystalového pole a teorie ligandového pole jsou dvě teorie v anorganické chemii, které se používají k popisu vazebných vzorců v komplexech přechodových kovů. Teorie krystalového pole (CFT) bere v úvahu účinek rušení elektronů obsahujících d-orbitaly a jejich interakci s kationtem kovu a v CFT je interakce kov-ligand považována pouze za elektrostatickou. Teorie ligandu pole (LFT) považuje interakci kov-ligand za interakci kovalentní vazby a závisí na orientaci a překrytí d-orbitalů na kovech a ligandu. Toto je klíčový rozdíl mezi teorií krystalového pole a teorií Ligandova pole.
Co je teorie krystalového pole?
Teorii krystalového pole (CFT) navrhl fyzik Hans Bethe v roce 1929 a poté některé úpravy navrhl JH Van Vleck v roce 1935. Tato teorie popisuje některé důležité vlastnosti komplexů přechodných kovů, jako je magnetismus, absorpční spektra, oxidační stavy a koordinace. CFT v zásadě zvažuje interakci d-orbitalů centrálního atomu s ligandy a tyto ligandy jsou považovány za bodové náboje. Kromě toho je přitažlivost mezi centrálním kovem a ligandy v komplexu přechodného kovu považována za čistě elektrostatickou.
Energie stabilizace oktaedrického krystalového pole
Co je Ligand Field Theory?
Teorie ligandového pole poskytuje podrobnější popis vazby v koordinačních sloučeninách. Toto zohledňuje vazbu mezi kovem a ligandem podle konceptů v koordinační chemii. Tato vazba je považována za koordinovanou kovalentní vazbu nebo dativní kovalentní vazbu, aby se ukázalo, že oba elektrony ve vazbě pocházejí z ligandu. Základní principy teorie krystalového pole jsou velmi podobné těm v molekulární orbitální teorii.
Schéma Ligand-Field shrnující σ-vazbu v oktaedrickém komplexu [Ti (H2O) 6] 3+.
Jaký je rozdíl mezi teorií krystalového pole a teorií ligandového pole?
Základní pojmy:
Teorie krystalového pole: Podle této teorie je interakce mezi přechodným kovem a ligandy způsobena přitažlivostí mezi záporným nábojem na nevazebných elektronech ligandu a kladně nabitým kovovým kationtem. Jinými slovy, interakce mezi kovem a ligandy je čistě elektrostatická.
Teorie pole Ligand:
- Jeden nebo více orbitalů na ligandu se překrývá s jedním nebo více atomovými orbitaly na kovu.
- Pokud mají orbitaly kovu a ligandu podobné energie a kompatibilní symetrie, existuje síťová interakce.
- Výsledkem čisté interakce je nová sada orbitalů, jedna je spojovací a druhá anti-vazebná. (An * označuje, že orbitál je anti-bonding.)
- Pokud nedochází k žádné interakci se sítí; původní atomové a molekulární orbitaly nejsou ovlivněny a pokud jde o interakci kov-ligand, nemají v podstatě nevázanou povahu.
- Vazebné a anti-vazebné orbitaly mají sigma (σ) nebo pi (π) charakter, v závislosti na orientaci kovu a ligandu.
Omezení:
Teorie krystalového pole: Teorie krystalového pole má několik omezení. Zohledňuje pouze d-orbitaly centrálního atomu; orbitály s a p nejsou brány v úvahu. Kromě toho tato teorie nevysvětluje důvody velkého štěpení a malého štěpení některých ligandů.
Teorie pole ligandu: Teorie pole ligandu nemá taková omezení jako v teorii krystalového pole. Lze jej považovat za rozšířenou verzi teorie krystalového pole.
Aplikace:
Teorie krystalového pole: Teorie krystalového pole poskytuje cenné poznatky o elektronické struktuře přechodných kovů v krystalových mřížkách, Teorie krystalového pole vysvětluje narušení orbitální degenerace v komplexech přechodových kovů v důsledku přítomnosti ligandů. Také popisuje sílu vazeb kov-ligand. Energie systému se mění na základě síly vazeb kov-ligand, což může vést ke změně magnetických vlastností i barvy.
Teorie ligandu v terénu: Tato teorie se zabývá původem a důsledky interakcí kov - ligand za účelem objasnění magnetických, optických a chemických vlastností těchto sloučenin.
