Разлика между теорията на кристалното поле и теорията на лигандното поле

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 08:37

Ключова разлика - Теория на кристалното поле срещу Теория на полето на лигандите

Теорията на кристалното поле и теорията на полето на лиганда са две теории в неорганичната химия, които се използват за описване на моделите на свързване в комплексите на преходни метали. Теорията на кристалното поле (CFT) разглежда ефекта от едно смущение на електрон, съдържащ d-орбитали и тяхното взаимодействие с металния катион, а в CFT взаимодействието метал-лиганд се счита само за електростатично. Ligand Field Theory (LFT) разглежда взаимодействието метал-лиганд като взаимодействие на ковалентни връзки и зависи от ориентацията и припокриването между d-орбиталите на металите и лиганда. Това е ключовата разлика между теорията на кристалното поле и теорията на полето на Лиганд.

Какво е теория на кристалното поле?

Теорията на кристалното поле (CFT) е предложена от физика Ханс Бете през 1929 г., а след това някои промени са предложени от JH Van Vleck през 1935 г. Тази теория описва някои важни свойства на комплексите на преходни метали като магнетизъм, абсорбционни спектри, състояния на окисление и координация. CFT основно разглежда взаимодействието на d-орбитали на централен атом с лиганди и тези лиганди се разглеждат като точкови заряди. В допълнение, привличането между централния метал и лигандите в комплекс от преходни метали се счита за чисто електростатично.

Октаедрична енергия за стабилизиране на кристално поле

Какво е теория на полето на лигандите?

Теорията на полето на лиганда предоставя по-подробно описание на свързването в координационни съединения. Това разглежда връзката между метала и лиганда според концепциите в координационната химия. Тази връзка се счита за координирана ковалентна връзка или дативна ковалентна връзка, за да покаже, че и двата електрона в връзката идват от лиганда. Основните принципи на теорията на кристалното поле са близки до тези в молекулярната орбитална теория.

Схема на лиганд-поле, обобщаваща σ-свързване в октаедричния комплекс [Ti (H2O) 6] 3+.

Каква е разликата между теорията на кристалното поле и теорията на лигандното поле?

Основни понятия:

Теория на кристалното поле: Според тази теория взаимодействието между преходния метал и лигандите се дължи на привличането между отрицателния заряд върху несвързващите електрони на лиганда и положително заредения метален катион. С други думи, взаимодействието между метала и лигандите е чисто електростатично.

Теория на полето на лиганда:

• Една или повече орбитали на лиганда се припокриват с една или повече атомни орбитали на метала.
• Ако орбиталите на метала и лигандата имат сходни енергии и съвместими симетрии, съществува мрежово взаимодействие.
• Чистото взаимодействие води до нов набор от орбитали, едната свързваща, а другата антисвързваща в природата. (Знак * означава, че орбиталата е антисвързваща.)
• Когато няма мрежово взаимодействие; оригиналните атомни и молекулярни орбитали не са засегнати и те не се свързват по природа по отношение на взаимодействието метал-лиганд.
• Свързващите и антисвързващите орбитали имат сигма (σ) или pi (π) характер, в зависимост от ориентацията на метала и лиганда.

Ограничения:

Теория на кристалното поле: Теорията на кристалното поле има няколко ограничения. Той отчита само d-орбиталите на централния атом; s и p орбиталите не се вземат предвид. В допълнение, тази теория не успява да обясни причините за голямото разцепване и малкото разцепване на някои лиганди.

Теория на полето на лиганда: Теорията на полето на лиганда няма такива ограничения, както в теорията на кристалното поле. Може да се разглежда като разширена версия на теорията на кристалното поле.

Приложения:

Теория на кристалното поле: Теорията на кристалното поле предоставя ценна информация за електронната структура на преходните метали в кристални решетки, Теорията на кристалното поле обяснява разрушаването на орбиталната дегенерация в комплексите на преходни метали поради наличието на лиганди. Той също така описва силата на връзките метал-лиганд. Енергията на системата се променя въз основа на силата на връзките метал-лиганд, което може да доведе до промяна в магнитните свойства, както и цвета.

Теория на полето на лиганда: Тази теория се занимава с произхода и последиците от взаимодействията между метал и лиганд за изясняване на магнитните, оптичните и химичните свойства на тези съединения.