Ključna razlika - teorija kristalnega polja proti teoriji polja ligande
Teorija kristalnega polja in teorija polja liganda sta dve teoriji v anorganski kemiji, ki se uporabljata za opis vzorcev vezi v kompleksih prehodnih kovin. Teorija kristalnega polja (CFT) upošteva učinek motenj elektronov, ki vsebujejo d-orbitale, in njihovo interakcijo s kovinskim kationom, pri CFT pa interakcijo kovin-ligand štejemo le za elektrostatično. Teorija liganskega polja (LFT) obravnava interakcijo kovine in liganda kot interakcijo kovalentne vezi in je odvisna od usmeritve in prekrivanja med d-orbitalami na kovinah in ligandu. To je ključna razlika med teorijo kristalnega polja in teorijo polja Ligand.
Kaj je teorija kristalnega polja?
Teorijo kristalnega polja (CFT) je leta 1929 predlagal fizik Hans Bethe, nato pa nekatere spremembe JH Van Vleck leta 1935. Ta teorija opisuje nekatere pomembne lastnosti kompleksov prehodnih kovin, kot so magnetizem, absorpcijski spektri, oksidacijska stanja in usklajevanje. CFT v bistvu obravnava interakcijo d-orbital centralnega atoma z ligandi in ti ligandi se štejejo za točkovne naboje. Poleg tega se privlačnost med osrednjo kovino in ligandi v kompleksu prehodnih kovin šteje za povsem elektrostatično.
Energija stabilizacije oktaedrskega kristalnega polja
Kaj je teorija ligandskega polja?
Teorija liganskega polja ponuja podrobnejši opis vezi v koordinacijskih spojinah. To upošteva vez med kovino in ligandom v skladu s koncepti v koordinacijski kemiji. Ta vez se šteje za usklajeno kovalentno vez ali dativno kovalentno vez, kar kaže, da oba elektrona v vezi izhajata iz liganda. Osnovna načela teorije kristalnega polja so zelo podobna tistim v teoriji molekularne orbite.
Shema ligand-polje, ki povzema σ-vez v oktaedrskem kompleksu [Ti (H2O) 6] 3+.
Kakšna je razlika med teorijo kristalnega polja in teorijo ligandskega polja?
Osnovni koncepti:
Teorija kristalnega polja: V skladu s to teorijo je interakcija med prehodno kovino in ligandi posledica privlačnosti med negativnim nabojem na nevezanih elektronih liganda in pozitivno nabitim kovinskim kationom. Z drugimi besedami, interakcija med kovino in ligandi je povsem elektrostatična.
Teorija ligandskega polja:
- Ena ali več orbital na ligandu se prekriva z eno ali več atomskimi orbitalami na kovini.
- Če imajo orbitale kovine in liganda podobne energije in združljive simetrije, obstaja neto interakcija.
- Rezultat neto interakcije je nov nabor orbital, ena vezna in druga protivezna. (Zvezdica * pomeni, da orbita preprečuje lepljenje.)
- Ko ni interakcije z mrežo; originalne atomske in molekularne orbitale niso prizadete in po naravi niso vezane na interakcijo kovina-ligand.
- Orbitale za vezavo in vezanje imajo sigma (σ) ali pi (π) značaj, odvisno od usmeritve kovine in liganda.
Omejitve:
Teorija kristalnega polja: Teorija kristalnega polja ima več omejitev. Upošteva le d-orbitale osrednjega atoma; orbitali s in p se ne upoštevata. Poleg tega ta teorija ne pojasnjuje razlogov za veliko cepitev in majhno cepitev nekaterih ligandov.
Teorija Ligandskega polja: Teorija Ligandskega polja nima takšnih omejitev kot v teoriji kristalnega polja. Lahko ga obravnavamo kot razširjeno različico teorije kristalnega polja.
Aplikacije:
Teorija kristalnega polja: Teorija kristalnega polja ponuja dragocen vpogled v elektronsko strukturo prehodnih kovin v kristalnih mrežah, Teorija kristalnega polja pojasnjuje lomljenje orbitalne degeneracije v kompleksih prehodnih kovin zaradi prisotnosti ligandov. Opisuje tudi trdnost kovinsko-ligandskih vezi. Energija sistema se spremeni glede na trdnost kovinsko-ligandskih vezi, kar lahko privede do spremembe magnetnih lastnosti in barve.
Teorija liganskega polja: Ta teorija se ukvarja z izvorom in posledicami interakcij med kovinami in ligandi, da bi razjasnili magnetne, optične in kemijske lastnosti teh spojin.
