Klíčový rozdíl – silný ligand vs slabý ligand
Ligand je atom, iont nebo molekula, která daruje nebo sdílí dva ze svých elektronů prostřednictvím souřadnicové kovalentní vazby s centrálním atomem nebo iontem. Koncept ligandů je diskutován v rámci koordinační chemie. Ligandy jsou chemické druhy, které se podílejí na tvorbě komplexů s kovovými ionty. Proto jsou také známé jako komplexotvorná činidla. Ligandy mohou být monodentátní, bidentátní, trojzubé atd. na základě denticity ligandu. Denticita je počet donorových skupin přítomných v ligandu. Monodentátní znamená, že ligand má pouze jednu donorovou skupinu. Bidentátní znamená, že má dvě donorové skupiny na jednu molekulu ligandu. Existují dva hlavní typy ligandů kategorizované na základě teorie krystalového pole; silné ligandy (nebo ligandy se silným polem) a slabé ligandy (nebo ligandy se slabým polem). Klíčový rozdíl mezi silnými ligandy a slabými ligandy je v tom, že štěpení orbitalů po navázání na ligand se silným polem způsobuje vyšší rozdíl mezi orbitaly s vyšší a nižší energetickou hladinou, zatímco štěpení orbitalů po navázání na ligand se slabým polem způsobuje nižší rozdíl. mezi orbitaly vyšší a nižší energetické hladiny.
Co je teorie krystalového pole?
Teorii krystalového pole lze popsat jako model, který je navržen tak, aby vysvětlil rozpad degenerací (elektronových obalů stejné energie) elektronových orbitalů (obvykle d nebo f orbitalů) v důsledku statického elektrického pole vytvářeného okolním prostředím. anion nebo anionty (nebo ligandy). Tato teorie se často používá k demonstraci chování komplexů iontů přechodných kovů. Tato teorie může vysvětlit magnetické vlastnosti, barvy koordinačních komplexů, hydratační entalpie atd.
Teorie:
Interakce mezi kovovým iontem a ligandy je výsledkem přitažlivosti mezi kovovým iontem s kladným nábojem a záporným nábojem nepárových elektronů ligandu. Tato teorie je založena především na změnách, ke kterým dochází v pěti degenerovaných elektronových orbitalech (atom kovu má pět d orbitalů). Když se ligand přiblíží ke kovovému iontu, nespárované elektrony jsou blíže některým orbitalům d než jiným orbitalům d kovového iontu. To způsobuje ztrátu degenerace. A také elektrony v orbitalech d odpuzují elektrony ligandu (protože oba jsou záporně nabité). Orbitaly d, které jsou blíže k ligandu, mají tedy vysokou energii než ostatní orbitaly d. To vede k rozdělení orbitalů d na orbitaly d s vysokou energií a orbitaly d s nízkou energií na základě energie.
Některé faktory ovlivňující toto rozdělení jsou; povaha kovového iontu, oxidační stav kovového iontu, uspořádání ligandů kolem centrálního kovového iontu a povaha ligandů. Po rozdělení těchto d orbitalů na základě energie je rozdíl mezi vysokoenergetickými a nízkoenergetickými d orbitaly znám jako parametr rozdělení krystalového pole (∆oct pro oktaedrické komplexy).
Obrázek 01: Rozdělovací vzor v oktaedrických komplexech
Struktura rozdělení: Protože existuje pět orbitalů d, dochází k rozdělení v poměru 2:3. V oktaedrických komplexech jsou dva orbitaly na vysoké energetické úrovni (souhrnně známé jako „např.“) a tři orbitaly jsou na nižší energetické úrovni (souhrnně známé jako t2g). V tetraedrických komplexech nastává opak; tři orbitaly jsou na vyšší energetické úrovni a dva na nižší energetické úrovni.
Co je silný ligand?
Silný ligand nebo ligand se silným polem je ligand, který může vést k vyššímu štěpení krystalového pole. To znamená, že vazba ligandu se silným polem způsobuje vyšší rozdíl mezi orbitaly vyšší a nižší energetické hladiny. Příklady zahrnují CN– (kyanidové ligandy), NO2– (nitroligand) a CO (karbonyl ligandy).
Obrázek 02: Rozdělení při nízkém odstřeďování
Při tvorbě komplexů s těmito ligandy se nejprve orbitaly s nižší energií (t2g) zcela zaplní elektrony, než se naplní do jiných orbitalů s vysokou energií (např.). Komplexy vytvořené tímto způsobem se nazývají „low spin complexes“.
Co je slabý ligand?
Slabý ligand nebo ligand se slabým polem je ligand, který může vést k nižšímu rozdělení krystalového pole. To znamená, že vazba ligandu slabého pole způsobí menší rozdíl mezi orbitaly s vyšší a nižší energetickou hladinou.
Obrázek 3: High Spin Splitting
V tomto případě, protože nízký rozdíl mezi dvěma orbitálními hladinami způsobuje odpuzování mezi elektrony v těchto energetických hladinách, mohou být orbitaly s vyšší energií snadno naplněny elektrony ve srovnání s orbitaly s nízkou energií. Komplexy vytvořené s těmito ligandy se nazývají „komplexy s vysokým spinem“. Příklady slabých ligandů zahrnují I– (jodidový ligand), Br– (bromidový ligand) atd.
Jaký je rozdíl mezi silným a slabým ligandem?
Silný ligand vs slabý Ligand |
|
| Silný ligand nebo ligand se silným polem je ligand, který může vést k vyššímu rozdělení krystalového pole. | Slabý ligand nebo ligand se slabým polem je ligand, který může vést k nižšímu rozdělení krystalového pole. |
| Teorie | |
| Rozštěpení po navázání ligandu se silným polem způsobuje vyšší rozdíl mezi orbitaly s vyšší a nižší energetickou hladinou. | Rozdělení orbitalů po navázání ligandu slabého pole způsobuje menší rozdíl mezi orbitaly s vyšší a nižší energetickou hladinou. |
| Category | |
| Komplexy vytvořené s ligandy se silným polem se nazývají „komplexy s nízkou rotací“. | Komplexy vytvořené s ligandy slabého pole se nazývají „komplexy s vysokým spinem“. |
Shrnutí – silný ligand vs slabý ligand
Silné ligandy a slabé ligandy jsou anionty nebo molekuly, které způsobují štěpení d orbitalů kovového iontu na dvě energetické úrovně. Rozdíl mezi silnými ligandy a slabými ligandy spočívá v tom, že štěpení po navázání ligandu se silným polem způsobuje vyšší rozdíl mezi orbitaly s vyšší a nižší energetickou hladinou, zatímco štěpení orbitalů po navázání ligandu se slabým polem způsobuje nižší rozdíl mezi vyšší a nižší energetickou hladinou. orbitaly energetické hladiny.
