Ključna razlika – teorija kristalnega polja proti teoriji polja liganda
Teorija kristalnega polja in teorija polja liganda sta dve teoriji v anorganski kemiji, ki se uporabljata za opisovanje vzorcev vezi v kompleksih prehodnih kovin. Teorija kristalnega polja (CFT) upošteva učinek motnje d-orbital, ki vsebujejo elektron, in njihovo interakcijo s kovinskim kationom, pri CFT pa se interakcija kovina-ligand obravnava samo kot elektrostatična. Teorija ligandnega polja (LFT) obravnava interakcijo kovina-ligand kot interakcijo kovalentne vezi in je odvisna od orientacije in prekrivanja med d-orbitalami na kovinah in ligandu. To je ključna razlika med teorijo kristalnega polja in teorijo polja liganda.
Kaj je teorija kristalnega polja?
Teorijo kristalnega polja (CFT) je leta 1929 predlagal fizik Hans Bethe, nato pa je J. H. Van Vleck leta 1935 predlagal nekaj sprememb. Ta teorija opisuje nekatere pomembne lastnosti kompleksov prehodnih kovin, kot so magnetizem, absorpcijski spektri, oksidacijska stanja in koordinacija. CFT v bistvu obravnava interakcijo d-orbital centralnega atoma z ligandi in ti ligandi se obravnavajo kot točkasti naboji. Poleg tega velja, da je privlačnost med osrednjo kovino in ligandi v kompleksu prehodne kovine čisto elektrostatična.
Energija stabilizacije oktaedričnega kristalnega polja
Kaj je teorija polja liganda?
Teorija ligandnega polja nudi podrobnejši opis vezi v koordinacijskih spojinah. To upošteva vez med kovino in ligandom v skladu s koncepti koordinacijske kemije. Ta vez se obravnava kot koordinirana kovalentna vez ali dativna kovalentna vez, da se pokaže, da oba elektrona v vezi izvirata iz liganda. Osnovna načela teorije kristalnega polja so zelo podobna tistim v teoriji molekularne orbite.
Shema ligandnega polja, ki povzema σ-vez v oktaedričnem kompleksu [Ti(H2O)6]3+.
Kakšna je razlika med teorijo kristalnega polja in teorijo polja liganda?
Osnovni pojmi:
Teorija kristalnega polja: Po tej teoriji je interakcija med prehodno kovino in ligandi posledica privlačnosti med negativnim nabojem na neveznih elektronih liganda in pozitivno nabitim kovinskim kationom. Z drugimi besedami, interakcija med kovino in ligandi je povsem elektrostatična.
Teorija polja liganda:
- Ena ali več orbital na ligandu se prekriva z eno ali več atomskimi orbitalami na kovini.
- Če imata orbitali kovine in liganda podobne energije in združljive simetrije, obstaja neto interakcija.
- Rezultat neto interakcije je nov nabor orbital, od katerih je ena v naravi vezna in druga protivezna. (pomeni, da je orbitala proti vezavi.)
- Ko ni neto interakcije; originalne atomske in molekularne orbitale niso prizadete in so po naravi nevezne, kar zadeva interakcijo kovina-ligand.
- Vezivne in protivezne orbitale imajo značaj sigma (σ) ali pi (π), odvisno od orientacije kovine in liganda.
Omejitve:
Teorija kristalnega polja: Teorija kristalnega polja ima več omejitev. Upošteva le d-orbitale osrednjega atoma; s in p orbitali se ne upoštevata. Poleg tega ta teorija ne razloži razlogov za veliko cepitev in majhno cepitev nekaterih ligandov.
Teorija polja liganda: Teorija polja liganda nima takšnih omejitev kot v teoriji kristalnega polja. Lahko se šteje za razširjeno različico teorije kristalnega polja.
Aplikacije:
Teorija kristalnega polja: Teorija kristalnega polja nudi dragocen vpogled v elektronsko strukturo prehodnih kovin v kristalnih mrežah, Teorija kristalnega polja pojasnjuje prekinitev orbitalne degeneracije v kompleksih prehodnih kovin zaradi prisotnosti ligandov. Opisuje tudi moč vezi med kovino in ligandom. Energija sistema se spremeni glede na moč vezi med kovino in ligandom, kar lahko povzroči spremembo magnetnih lastnosti in barve.
Teorija polja liganda: Ta teorija se ukvarja z izvorom in posledicami interakcij med kovino in ligandom, da bi pojasnila magnetne, optične in kemijske lastnosti teh spojin.
