Avainero – vahva ligandi vs heikko ligandi
Ligandi on atomi, ioni tai molekyyli, joka luovuttaa tai jakaa kaksi elektroniaan koordinaattisen kovalenttisen sidoksen kautta keskusatomin tai ionin kanssa. Ligandien käsitettä käsitellään koordinaatiokemian alla. Ligandit ovat kemiallisia lajeja, jotka osallistuvat kompleksien muodostumiseen metalli-ionien kanssa. Siksi ne tunnetaan myös kompleksinmuodostajina. Ligandit voivat olla yksihampaisia, kaksihampaisia, kolmihampaisia jne. ligandin tiheyden perusteella. Denttisyys on ligandissa olevien luovuttajaryhmien lukumäärä. Yksihampainen tarkoittaa, että ligandilla on vain yksi luovuttajaryhmä. Bidentate tarkoittaa, että siinä on kaksi luovuttajaryhmää yhtä ligandimolekyyliä kohden. On olemassa kaksi päätyyppiä ligandeja, jotka on luokiteltu kidekenttäteorian perusteella; vahvat ligandit (tai vahvan kentän ligandit) ja heikot ligandit (tai heikkokentän ligandit). avainero vahvojen ligandien ja heikkojen ligandien välillä on se, että orbitaalien halkeaminen vahvan kentän ligandiin sitoutumisen jälkeen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja matalamman energiatason kiertoradan välillä, kun taas orbitaalien halkeaminen heikon kentän ligandiin sitoutumisen jälkeen aiheuttaa pienemmän eron korkeamman ja alemman energiatason kiertoradan välillä.
Mikä on kristallikenttäteoria?
Kidekenttäteoriaa voidaan kuvata malliksi, joka on suunniteltu selittämään elektronien kiertoradan (yleensä d- tai f-orbitaalien) degeneraatioiden (saman energian elektronikuoret) rikkoutumista ympäristön tuottaman staattisen sähkökentän vuoksi. anionit tai anionit (tai ligandit). Tätä teoriaa käytetään usein osoittamaan siirtymämetalli-ionikompleksien käyttäytymistä. Tämä teoria voi selittää magneettiset ominaisuudet, koordinaatiokompleksien värit, hydraatioentalpiat jne.
Teoria:
Metalli-ionin ja ligandien välinen vuorovaikutus on seurausta positiivisen varauksen omaavan metalli-ionin ja ligandin parittomien elektronien negatiivisen varauksen välisestä vetovoimasta. Tämä teoria perustuu pääasiassa muutoksiin, jotka tapahtuvat viidessä degeneroituneessa elektroniradassa (metalliatomilla on viisi d-kiertorataa). Kun ligandi tulee lähelle metalli-ionia, parittomat elektronit ovat lähempänä joitain d-orbitaaleja kuin metalli-ionin muita d-orbitaaleja. Tämä aiheuttaa rappeutumisen menetystä. Ja myös d-orbitaalien elektronit hylkivät ligandin elektroneja (koska molemmat ovat negatiivisia). Siksi lähempänä ligandia olevilla d-orbitaaleilla on korkea energia kuin muilla d-orbitaaleilla. Tämä johtaa d-orbitaalien jakaantumiseen suurienergisiin d-orbitaaleihin ja pienienergisiin d-orbitaaleihin energian perusteella.
Jotkin tähän jakautumiseen vaikuttavat tekijät ovat; metalli-ionin luonne, metalli-ionin hapetusaste, ligandien sijoittuminen keskusmetalli-ionin ympärille ja ligandien luonne. Kun nämä d-orbitaalit on jaettu energian perusteella, suuren ja matalan energian d-orbitaalien välinen ero tunnetaan kidekentän jakoparametrina (∆oct oktaedrikomplekseille).
Kuva 01: Halkaisukuvio oktaedrisissä komplekseissa
Jakokuvio: Koska d-orbitaaleja on viisi, jakaminen tapahtuu suhteessa 2:3. Oktaedrisissä komplekseissa kaksi orbitaalia on korkealla energiatasolla (tunnetaan yhteisesti nimellä "esim") ja kolme orbitaalia on alemmalla energiatasolla (tunnetaan yhteisesti nimellä t2g). Tetraedrisissä komplekseissa tapahtuu päinvastoin; kolme orbitaalia on korkeammalla energiatasolla ja kaksi alemmalla energiatasolla.
Mikä on vahva ligandi?
Vahva ligandi tai vahvakenttäligandi on ligandi, joka voi johtaa korkeampaan kidekentän jakautumiseen. Tämä tarkoittaa, että vahvan kentän ligandin sitoutuminen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja matalamman energiatason kiertoradan välillä. Esimerkkejä ovat CN– (syanidiligandit), NO2– (nitroligandi) ja CO (karbonyyli) ligandit).
Kuva 02: Matala spin halkaisu
Näiden ligandien kanssa muodostettaessa komplekseja alemman energian kiertoradat (t2g) täyttyvät aluksi kokonaan elektroneilla ennen kuin ne täyttyvät muille korkean energiatason kiertoradalle (esim.). Tällä tavalla muodostuneita komplekseja kutsutaan "low spin -komplekseiksi".
Mikä on heikko ligandi?
Heikko ligandi tai heikkokenttäligandi on ligandi, joka voi johtaa pienempään kidekentän halkeamiseen. Tämä tarkoittaa, että heikon kentän ligandin sitoutuminen aiheuttaa pienemmän eron korkeamman ja matalamman energiatason kiertoradan välillä.
Kuva 3: High Spin Splitting
Tässä tapauksessa, koska pieni ero kahden kiertoradan välillä aiheuttaa hylkimiä näiden energiatasojen elektronien välillä, korkeamman energian kiertoradat voidaan helposti täyttää elektroneilla verrattuna matalaenergisiin kiertoradoihin. Näiden ligandien kanssa muodostuneita komplekseja kutsutaan "korkean spinin komplekseiksi". Esimerkkejä heikon kentän ligandeista ovat I– (jodidiligandi), Br– (bromidiligandi) jne.
Mitä eroa on vahvalla ja heikolla ligandilla?
Vahva ligandi vs heikko ligandi |
|
| Vahva ligandi tai vahvakenttäligandi on ligandi, joka voi johtaa korkeampaan kidekentän jakautumiseen. | Heikko ligandi tai heikkokenttäligandi on ligandi, joka voi johtaa pienempään kidekentän halkeamiseen. |
| Teoria | |
| Jakautuminen vahvan kentän ligandin sitomisen jälkeen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja matalamman energiatason kiertoradan välillä. | Orbitaalien halkeaminen heikon kentän ligandin sitomisen jälkeen aiheuttaa pienemmän eron korkeamman ja matalamman energiatason orbitaalien välillä. |
| Luokka | |
| Vahvojen kenttäligandien kanssa muodostuneita komplekseja kutsutaan "low spin -komplekseiksi". | Heikon kentän ligandien kanssa muodostuneita komplekseja kutsutaan "korkean spinin komplekseiksi". |
Yhteenveto – Vahva ligandi vs heikko ligandi
Vahvat ligandit ja heikot ligandit ovat anioneja tai molekyylejä, jotka aiheuttavat metalli-ionin d-orbitaalien jakaantumisen kahdeksi energiatasoksi. Ero vahvojen ligandien ja heikkojen ligandien välillä on se, että jakautuminen vahvan kentän ligandin sitoutumisen jälkeen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja matalamman energiatason kiertoradan välillä, kun taas orbitaalien halkeaminen heikon kentän ligandin sitoutumisen jälkeen aiheuttaa pienemmän eron korkeamman ja alemman energiatason välillä. energiatason kiertoradat.
