Разница между теорией кристаллического поля и теорией поля лигандов

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Ключевое различие - теория кристаллического поля против теории поля лигандов

Теория кристаллического поля и теория поля лигандов - две теории в неорганической химии, которые используются для описания структур связи в комплексах переходных металлов. Теория кристаллического поля (CFT) рассматривает эффект возмущения электронов, содержащих d-орбитали, и их взаимодействие с катионом металла, а в CFT взаимодействие металл-лиганд рассматривается только как электростатическое. Теория поля лигандов (LFT) рассматривает взаимодействие металл-лиганд как взаимодействие ковалентного связывания и зависит от ориентации и перекрытия d-орбиталей на металлах и лиганде. Это ключевое различие между теорией кристаллического поля и теорией поля лиганда.

Что такое теория кристаллического поля?

Теория кристаллического поля (CFT) была предложена физиком Гансом Бете в 1929 году, а затем некоторые изменения были предложены Дж. Х. Ван Флеком в 1935 году. Эта теория описывает некоторые важные свойства комплексов переходных металлов, такие как магнетизм, спектры поглощения, состояния окисления и координация. CFT в основном рассматривает взаимодействие d-орбиталей центрального атома с лигандами, и эти лиганды рассматриваются как точечные заряды. Кроме того, притяжение между центральным металлом и лигандами в комплексе переходного металла считается чисто электростатическим.

Энергия стабилизации октаэдрического кристаллического поля

Что такое теория поля лигандов?

Теория поля лигандов дает более подробное описание связи в координационных соединениях. При этом рассматривается связь между металлом и лигандом в соответствии с концепциями координационной химии. Эта связь рассматривается как координированная ковалентная связь или дативная ковалентная связь, чтобы показать, что оба электрона в связи пришли от лиганда. Основные принципы теории кристаллического поля во многом аналогичны принципам теории молекулярных орбиталей.

Схема лиганд-поле, суммирующая σ-связь в октаэдрическом комплексе [Ti (H2O) 6] 3+.

В чем разница между теорией кристаллического поля и теорией поля лигандов?

Основные понятия:

Теория кристаллического поля: Согласно этой теории, взаимодействие между переходным металлом и лигандами происходит из-за притяжения между отрицательным зарядом на несвязывающих электронах лиганда и положительно заряженным катионом металла. Другими словами, взаимодействие между металлом и лигандами носит чисто электростатический характер.

Теория поля лигандов:

• Одна или несколько орбиталей лиганда перекрываются с одной или несколькими атомными орбиталями на металле.
• Если орбитали металла и лиганда имеют сходные энергии и совместимые симметрии, существует чистое взаимодействие.
• Чистое взаимодействие приводит к новому набору орбиталей, одна из которых связывает, а другая анти-скрепляет по своей природе. (* Означает, что орбиталь препятствует склеиванию.)
• Когда нет сетевого взаимодействия; исходные атомные и молекулярные орбитали не затрагиваются, и они по своей природе не связываются в отношении взаимодействия металл-лиганд.
• Связывающие и антисвязывающие орбитали имеют сигма (σ) или пи (π) характер, в зависимости от ориентации металла и лиганда.

Ограничения:

Теория кристаллического поля: Теория кристаллического поля имеет несколько ограничений. Он учитывает только d-орбитали центрального атома; орбитали s и p не рассматриваются. Кроме того, эта теория не может объяснить причины большого расщепления и малого расщепления некоторых лигандов.

Теория поля лигандов: Теория поля лигандов не имеет таких ограничений, как в теории кристаллического поля. Его можно рассматривать как расширенную версию теории кристаллического поля.

Приложения:

Теория кристаллического поля: Теория кристаллического поля дает ценную информацию об электронной структуре переходных металлов в кристаллических решетках, Теория кристаллического поля объясняет нарушение орбитального вырождения в комплексах переходных металлов из-за наличия лигандов. Он также описывает прочность связей металл-лиганд. Энергия системы изменяется в зависимости от прочности связей металл-лиганд, что может привести к изменению магнитных свойств, а также цвета.

Теория поля лигандов: эта теория связана с происхождением и последствиями взаимодействий металл-лиганд для выяснения магнитных, оптических и химических свойств этих соединений.