Nøgleforskel – Krystalfeltteori vs ligandfeltteori
Krystalfeltteori og ligandfeltteori er to teorier inden for uorganisk kemi, der bruges til at beskrive bindingsmønstrene i overgangsmetalkomplekser. Krystalfeltteori (CFT) betragter virkningen af en forstyrrelse af elektronholdige d-orbitaler og deres interaktion med metalkationen, og i CFT betragtes metal-ligand-interaktionen kun som elektrostatisk. Ligand Field Theory (LFT) betragter metal-ligand-interaktionen som en kovalent bindingsinteraktion og afhænger af orienteringen og overlapningen mellem d-orbitalerne på metallerne og liganden. Dette er den vigtigste forskel mellem krystalfeltteori og ligandfeltteori.
Hvad er krystalfeltteori?
Crystal Field Theory (CFT) blev foreslået af fysikeren Hans Bethe i 1929, og derefter blev nogle ændringer foreslået af J. H. Van Vleck i 1935. Denne teori beskriver nogle vigtige egenskaber ved overgangsmetalkomplekser såsom magnetisme, absorptionsspektre., oxidationstilstande og koordination. CFT overvejer grundlæggende interaktionen af d-orbitaler af et centr alt atom med ligander, og disse ligander betragtes som punktladninger. Derudover betragtes tiltrækningen mellem det centrale metal og ligander i et overgangsmetalkompleks som rent elektrostatisk.
Oktaedrisk krystalfeltstabiliseringsenergi
Hvad er Ligand Field Theory?
Ligand feltteori giver en mere detaljeret beskrivelse af binding i koordinationsforbindelser. Dette betragter bindingen mellem metallet og liganden i henhold til begreberne i koordinationskemien. Denne binding betragtes som en koordineret kovalent binding eller en dativ kovalent binding for at vise, at begge elektroner i bindingen er kommet fra liganden. De grundlæggende principper for krystalfeltteorien ligner dem i den molekylære orbit alteori.
Ligand-Field-skema, der opsummerer σ-binding i det oktaedriske kompleks [Ti(H2O)6]3+.
Hvad er forskellen mellem Crystal Field Theory og Ligand Field Theory?
Grundlæggende koncepter:
Crystal Field Theory: Ifølge denne teori skyldes interaktionen mellem et overgangsmetal og ligander tiltrækningen mellem den negative ladning på ligandens ikke-bindende elektroner og den positivt ladede metalkation. Med andre ord er interaktionen mellem metallet og liganderne rent elektrostatisk.
Ligand Field Theory:
- En eller flere orbitaler på liganden overlapper med en eller flere atomare orbitaler på metallet.
- Hvis metallets og ligandens orbitaler har lignende energier og kompatible symmetrier, eksisterer der en nettointeraktion.
- Netto-interaktionen resulterer i et nyt sæt orbitaler, hvor den ene binder og den anden anti-binding i naturen. (Enangiver, at en orbital er anti-binding.)
- Når der ikke er nogen nettointeraktion; de oprindelige atomare og molekylære orbitaler påvirkes ikke, og de er ikke-bindende i naturen med hensyn til metal-ligand-interaktionen.
- Bindende og anti-binding orbitaler har sigma (σ) eller pi (π) karakter, afhængigt af orienteringen af metallet og liganden.
Begrænsninger:
Krystalfeltteori: Krystalfeltteori har flere begrænsninger. Den tager kun hensyn til centralatomets d-orbitaler; s- og p-orbitalerne tages ikke i betragtning. Derudover formår denne teori ikke at forklare årsagerne til stor opsplitning og den lille sp altning af nogle ligander.
Ligand feltteori: Ligandfeltteori har ikke sådanne begrænsninger som i krystalfeltteorien. Det kan betragtes som den udvidede version af krystalfeltteorien.
Applications:
Crystal Field Theory: Crystal Field Theory giver værdifuld indsigt i den elektroniske struktur af overgangsmetaller i krystalgitre, Krystalfeltteori forklarer brydningen af orbital degeneration i overgangsmetalkomplekser på grund af tilstedeværelsen af ligander. Den beskriver også styrken af metal-ligand-bindingerne. Systemets energi ændres baseret på styrken af metal-ligand-bindingerne, hvilket kan føre til en ændring i magnetiske egenskaber såvel som farve.
Ligand Field Theory: Denne teori handler om oprindelsen og konsekvenserne af metal-ligand-interaktioner for at belyse disse forbindelsers magnetiske, optiske og kemiske egenskaber.
