Kluczowa różnica – teoria pola kryształowego a teoria pola liganda
Teoria pola kryształów i teoria pola ligandów to dwie teorie w chemii nieorganicznej, które są używane do opisywania wzorców wiązań w kompleksach metali przejściowych. Teoria pola krystalicznego (CFT) bierze pod uwagę wpływ zaburzeń elektronów zawierających orbitale d oraz ich oddziaływania z kationem metalu, a w CFT oddziaływanie metal-ligand jest traktowane wyłącznie jako elektrostatyczne. Teoria pola liganda (LFT) rozważa oddziaływanie metal-ligand jako oddziaływanie wiązania kowalencyjnego i zależy od orientacji i nakładania się orbitali d na metale i ligand. Jest to kluczowa różnica między teorią pola krystalicznego a teorią pola Liganda.
Co to jest teoria pola kryształowego?
Teoria pola krystalicznego (CFT) została zaproponowana przez fizyka Hansa Bethe w 1929 roku, a następnie pewne zmiany zaproponował J. H. Van Vleck w 1935 roku. Teoria ta opisuje niektóre ważne właściwości kompleksów metali przejściowych, takie jak magnetyzm, widma absorpcyjne, stany utlenienia i koordynację. CFT zasadniczo uwzględnia oddziaływanie orbitali d centralnego atomu z ligandami, a te ligandy są uważane za ładunki punktowe. Ponadto przyciąganie między metalem centralnym a ligandami w kompleksie metali przejściowych jest uważane za czysto elektrostatyczne.
Oktaedryczna energia stabilizacji pola kryształu
Co to jest teoria pola liganda?
Teoria pola Liganda dostarcza bardziej szczegółowego opisu wiązania w związkach koordynacyjnych. Uwzględnia to wiązanie między metalem a ligandem zgodnie z koncepcjami chemii koordynacyjnej. To wiązanie jest uważane za skoordynowane wiązanie kowalencyjne lub celowe wiązanie kowalencyjne, aby pokazać, że oba elektrony w wiązaniu pochodzą z liganda. Podstawowe zasady teorii pola krystalicznego są bardzo podobne do zasad teorii orbitali molekularnych.
Schemat Liganda-Pola podsumowujący wiązania σ w kompleksie oktaedrycznym [Ti(H2O)6]3+.
Jaka jest różnica między teorią pola kryształowego a teorią pola liganda?
Podstawowe pojęcia:
Teoria pola krystalicznego: Zgodnie z tą teorią oddziaływanie między metalem przejściowym a ligandami wynika z przyciągania między ujemnym ładunkiem niewiążących elektronów liganda a dodatnio naładowanym kationem metalu. Innymi słowy, oddziaływanie między metalem a ligandami jest czysto elektrostatyczne.
Teoria pola Liganda:
- Jeden lub więcej orbitali na ligandzie nakłada się na jeden lub więcej orbitali atomowych na metalu.
- Jeżeli orbitale metalu i ligandu mają podobne energie i zgodne symetrie, istnieje interakcja sieciowa.
- Interakcja sieciowa skutkuje nowym zestawem orbitali, z których jeden ma charakter wiązania, a drugi nie wiąże się z wiązaniem. (oznacza, że orbital jest antywiążący.)
- Gdy nie ma interakcji sieciowej; oryginalne orbitale atomowe i molekularne nie są naruszone i mają one charakter niewiążący w odniesieniu do interakcji metal-ligand.
- Orbitale wiążące i antywiążące mają charakter sigma (σ) lub pi (π), w zależności od orientacji metalu i ligandu.
Ograniczenia:
Teoria pola kryształowego: Teoria pola kryształowego ma kilka ograniczeń. Uwzględnia tylko orbitale d centralnego atomu; orbitale s i p nie są brane pod uwagę. Ponadto teoria ta nie wyjaśnia przyczyn dużego rozszczepienia i małego rozszczepienia niektórych ligandów.
Teoria pola Liganda: Teoria pola Liganda nie ma takich ograniczeń jak teoria pola krystalicznego. Można ją uznać za rozszerzoną wersję teorii pola krystalicznego.
Zastosowania:
Teoria pola krystalicznego: Teoria pola krystalicznego zapewnia cenny wgląd w strukturę elektronową metali przejściowych w sieciach krystalicznych, Teoria pola krystalicznego wyjaśnia załamanie degeneracji orbitalnej w kompleksach metali przejściowych z powodu obecności ligandów. Opisuje również siłę wiązań metal-ligand. Energia układu jest zmieniana w zależności od siły wiązań metal-ligand, co może prowadzić do zmiany właściwości magnetycznych oraz koloru.
Teoria pola Liganda: Ta teoria dotyczy pochodzenia i konsekwencji interakcji metal-ligand w celu wyjaśnienia właściwości magnetycznych, optycznych i chemicznych tych związków.
