Nøkkelforskjell – Krystallfeltteori vs ligandfeltteori
Krystallfeltteori og ligandfeltteori er to teorier innen uorganisk kjemi som brukes til å beskrive bindingsmønstrene i overgangsmetallkomplekser. Krystallfeltteori (CFT) vurderer effekten av en forstyrrelse av elektronholdige d-orbitaler og deres interaksjon med metallkationet, og i CFT anses metall-ligand-interaksjonen kun som elektrostatisk. Ligand Field Theory (LFT) anser metall-ligand-interaksjonen som en kovalent bindingsinteraksjon og avhenger av orienteringen og overlappingen mellom d-orbitalene på metallene og liganden. Dette er nøkkelforskjellen mellom krystallfeltteori og ligandfeltteori.
Hva er Crystal Field Theory?
Crystal Field Theory (CFT) ble foreslått av fysikeren Hans Bethe i 1929, og deretter ble noen endringer foreslått av J. H. Van Vleck i 1935. Denne teorien beskriver noen viktige egenskaper ved overgangsmetallkomplekser som magnetisme, absorpsjonsspektra, oksidasjonstilstander og koordinasjon. CFT vurderer i utgangspunktet interaksjonen av d-orbitaler til et sentr alt atom med ligander, og disse ligander betraktes som punktladninger. I tillegg anses tiltrekningen mellom det sentrale metallet og ligander i et overgangsmetallkompleks som rent elektrostatisk.
Octahedral krystallfeltstabiliseringsenergi
Hva er Ligand Field Theory?
Ligand feltteori gir en mer detaljert beskrivelse av binding i koordinasjonsforbindelser. Dette vurderer bindingen mellom metallet og liganden i henhold til konseptene i koordinasjonskjemien. Denne bindingen betraktes som en koordinert kovalent binding eller en dativ kovalent binding for å vise at begge elektronene i bindingen har kommet fra liganden. De grunnleggende prinsippene for krystallfeltteorien ligner mye på de i molekylorbit alteorien.
Ligand-Field-skjema som oppsummerer σ-binding i det oktaedriske komplekset [Ti(H2O)6]3+.
Hva er forskjellen mellom Crystal Field Theory og Ligand Field Theory?
Grunnleggende konsepter:
Crystal Field Theory: I følge denne teorien skyldes interaksjonen mellom et overgangsmetall og ligander tiltrekningen mellom den negative ladningen på de ikke-bindende elektronene til liganden og det positivt ladede metallkationen. Med andre ord er interaksjonen mellom metallet og liganden rent elektrostatisk.
Ligand Field Theory:
- En eller flere orbitaler på liganden overlapper med en eller flere atomorbitaler på metallet.
- Hvis orbitalene til metallet og liganden har lignende energier og kompatible symmetrier, eksisterer det en netto interaksjon.
- Netto-interaksjonen resulterer i et nytt sett med orbitaler, en binding og den andre anti-binding i naturen. (Enindikerer at en orbital er anti-binding.)
- Når det ikke er noen nettinteraksjon; de opprinnelige atom- og molekylorbitalene påvirkes ikke, og de er ikke-bindende i naturen når det gjelder metall-ligand-interaksjonen.
- Bindende og anti-bindings orbitaler har sigma (σ) eller pi (π) karakter, avhengig av orienteringen til metallet og liganden.
Begrensninger:
Crystal Field Theory: Krystallfeltteori har flere begrensninger. Den tar kun hensyn til d-orbitalene til sentralatomet; s- og p-orbitalene vurderes ikke. I tillegg klarer ikke denne teorien å forklare årsakene til stor splitting og liten splitting av noen ligander.
Ligand feltteori: Ligandfeltteori har ikke slike begrensninger som i krystallfeltteorien. Det kan betraktes som den utvidede versjonen av krystallfeltteorien.
Applikasjoner:
Crystal Field Theory: Crystal Field Theory gir verdifull innsikt i den elektroniske strukturen til overgangsmetaller i krystallgitter, Krystallfeltteori forklarer brudd på orbital degenerasjon i overgangsmetallkomplekser på grunn av tilstedeværelsen av ligander. Den beskriver også styrken til metall-ligandbindingene. Systemets energi endres basert på styrken til metall-ligandbindingene, noe som kan føre til en endring i magnetiske egenskaper så vel som farge.
Ligand Field Theory: Denne teorien er opptatt av opprinnelsen og konsekvensene av metall-ligand-interaksjoner for å belyse de magnetiske, optiske og kjemiske egenskapene til disse forbindelsene.
