To tylko jedna z 5 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Teoria pola krystalicznego (TPK) - model opisujący strukturę elektronową związków kompleksowych tworzonych przez metale przejściowe. Teoria ta pozwala przewidzieć niektóre własności tych związków takie jak kolory, entalpię hydratacji oraz ich geometrię ale nie nadaje się do kwantowego opisu wiązań chemicznych występujących w tych związkach. TPK została opracowana przez Hansa Bethego oraz Johna Hasbroucka van Vlecka[1] w latach 30' XX wieku. Teoria ta została połączona z teorią orbitali molekularnych by utworzyć bardziej złożoną i dającą lepszy obraz rzeczywistości teorię pola ligandów, która pozwala na opisanie wiązań występujących w związkach kompleksowych.
Zarys teorii pola krystalicznego
Nawiązując do TPK oddziaływania pomiędzy metalem przejściowym a ligandem wynikają z przyciągania pomiędzy dodatnio naładowanym kationem metalu i ujemnie naładowanym ligandem. Teoria zakłada, że energia pięciokrotnie zdegenerowanego orbitalu d ulega zmianie po otoczeniu przez ładunki punktowe ligandów otaczające kation metalu. Gdy ligandy zbliżają się do jonu centralnego to dochodzi do ich odpychania przez elektrony metalu znajdujące się na zapełnionych orbitalach d. Dlatego też elektrony znajdujące się w pobliżu ligandów będą miały wyższą energię niż te położone dalej. W efekcie dochodzi do rozszczepienia zdegenerowanego orbitalu d kationu metalu. Na różnicę w energiach elektronów mają wpływ następujące czynniki:
konfiguracja elektronowa kationu metalu
stopień utlenienia metalu; zazwyczaj wysoki stopień utlenienia powoduje większą różnicę energii
konfiguracja przestrzenna ligandów wokół jonu metalu
rodzaj ligandów otaczających kation metalu
Kompleksy o geometrii oktaedrycznej są najbardziej rozpowszechnione. Zbudowane są one z jednego kationu metali i sześciu ligandów tworzących oktaedr. Taka aranżacja ligandów prowadzi do rozszczepienia energii orbitali d na dwa pasma o różnicy energii Δoct, gdzie orbitale dxy, dxz i dyz charakteryzują się niższą energią natomiast orbitale dz2 i dx2-y2 są wysokoenergetyczne. Różnica energii wynika z odległości pomiędzy elektronami metalu a elektronami ligandów, przy większej odległości odpychanie pomiędzy nimi jest mniejsze przez co energia orbitali też jest niższa. Kompleksy tetraedryczne także są rozpowszechnione, w tej aranżacji cztery ligandu formują tetraedr dookoła centralnego kationu metalu. W tetraedrycznym polu krystalicznym także dochodzi do rozbicia zdegenerowanym orbitali d na dwa pasma o różnych energiach. Orbitale dz2 i dx2-y2 mają niższą energię natomiast orbitale dxy, dxz i dyz mają wyższą energię. Widać, że w porównaniu do oktaedrycznego pola krystalicznego orbitale o niższej energii w przypadku geometrii tetraedrycznej mają wyższą energię. Teoria pola krystalicznego może także posłużyć do opisu rozszczepienia energetycznego dla kompleksów o innych typach geometrii.
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)