Klíčový rozdíl – teorie krystalového pole vs teorie pole ligandu
Teorie krystalového pole a teorie pole ligandu jsou dvě teorie v anorganické chemii, které se používají k popisu vazebných vzorů v komplexech přechodných kovů. Teorie krystalového pole (CFT) uvažuje vliv perturbace d-orbitalů obsahujících elektron a jejich interakci s kationtem kovu a v CFT je interakce kov-ligand považována pouze za elektrostatickou. Ligand Field Theory (LFT) považuje interakci kov-ligand za kovalentní vazebnou interakci a závisí na orientaci a překrytí mezi d-orbitaly na kovech a ligandu. Toto je klíčový rozdíl mezi teorií krystalového pole a teorií pole ligandů.
Co je teorie krystalového pole?
Teorie krystalového pole (CFT) byla navržena fyzikem Hansem Bethem v roce 1929 a poté J. H. Van Vleck v roce 1935 navrhl některé změny. Tato teorie popisuje některé důležité vlastnosti komplexů přechodných kovů, jako je magnetismus, absorpční spektra, oxidační stavy a koordinace. CFT v zásadě uvažuje o 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.
Oktaedrické krystalové pole stabilizační energie
Co je teorie ligandového pole?
Teorie ligandového pole poskytuje podrobnější popis vazeb v koordinačních sloučeninách. To zvažuje vazbu mezi kovem a ligandem podle konceptů v koordinační chemii. Tato vazba je považována za koordinovanou kovalentní vazbu nebo za 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 kationtem kovu. Jinými slovy, interakce mezi kovem a ligandy jsou čistě elektrostatické.
Teorie ligandového pole:
- 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.
- Síťová interakce vede k novému souboru orbitalů, jeden vazebný a druhý protivazebný. (znamená, že orbital je anti-vazebný.)
- Pokud nedochází k žádné síťové interakci; původní atomové a molekulární orbitaly nejsou ovlivněny a jsou svou povahou nevazebné, pokud jde o interakci kov-ligand.
- Vazebné a antivazebné orbitaly mají charakter sigma (σ) nebo pi (π) v závislosti na orientaci kovu a ligandu.
Omezení:
Teorie krystalového pole: Teorie krystalového pole má několik omezení. Bere v úvahu pouze d-orbitaly centrálního atomu; orbitaly s a p se neberou v úvahu. Tato teorie navíc nedokáže vysvětlit důvody velkého štěpení a malého štěpení některých ligandů.
Teorie ligandového pole: Teorie ligandového pole nemá taková omezení jako v teorii krystalového pole. Lze ji 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 porušení orbitální degenerace v komplexech přechodných kovů v důsledku přítomnosti ligandů. Popisuje také sílu vazeb kov-ligand. Energie systému se mění na základě síly vazeb kov-ligand, což může vést ke změně magnetických vlastností a také barvy.
Teorie ligandového pole: Tato teorie se zabývá původem a důsledky interakcí kov-ligand s cílem objasnit magnetické, optické a chemické vlastnosti těchto sloučenin.
