Nyckelskillnad – Crystal Field Theory vs Ligand Field Theory
Kristallfältteori och ligandfältteori är två teorier inom oorganisk kemi som används för att beskriva bindningsmönstren i övergångsmetallkomplex. Kristallfältsteori (CFT) beaktar effekten av en störning av elektroninnehållande d-orbitaler och deras interaktion med metallkatjonen och, i CFT, betraktas metall-ligandinteraktionen endast som elektrostatisk. Ligand Field Theory (LFT) betraktar metall-ligand-interaktionen som en kovalent bindningsinteraktion och beror på orienteringen och överlappningen mellan d-orbitalerna på metallerna och liganden. Detta är nyckelskillnaden mellan kristallfältsteori och ligandfältteori.
Vad är Crystal Field Theory?
Crystal Field Theory (CFT) föreslogs av fysikern Hans Bethe 1929, och sedan föreslogs några ändringar av J. H. Van Vleck 1935. Denna teori beskriver några viktiga egenskaper hos övergångsmetallkomplex som magnetism, absorptionsspektra, oxidationstillstånd och koordination. CFT överväger i grunden interaktionen av d-orbitaler av en central atom med ligander och dessa ligander betraktas som punktladdningar. Dessutom anses attraktionen mellan den centrala metallen och ligander i ett övergångsmetallkomplex som rent elektrostatisk.
Octahedral kristallfältstabiliseringsenergi
Vad är Ligand Field Theory?
Ligand-fältteori ger en mer detaljerad beskrivning av bindning i koordinationsföreningar. Detta tar hänsyn till bindningen mellan metallen och liganden enligt begreppen inom koordinationskemin. Denna bindning anses vara en koordinerad kovalent bindning eller en dativ kovalent bindning för att visa att båda elektronerna i bindningen har kommit från liganden. De grundläggande principerna för kristallfältsteorin liknar dem i molekylorbit alteorin.
Ligand-Field-schema som sammanfattar σ-bindning i det oktaedriska komplexet [Ti(H2O)6]3+.
Vad är skillnaden mellan Crystal Field Theory och Ligand Field Theory?
Grundläggande koncept:
Crystal Field Theory: Enligt denna teori beror interaktionen mellan en övergångsmetall och ligander på attraktionen mellan den negativa laddningen på ligandens icke-bindande elektroner och den positivt laddade metallkatjonen. Med andra ord är interaktionen mellan metallen och liganderna rent elektrostatisk.
Ligand Field Theory:
- En eller flera orbitaler på liganden överlappar med en eller flera atomära orbitaler på metallen.
- Om metallens och ligandens orbitaler har liknande energier och kompatibla symmetrier, existerar en nettointeraktion.
- Nettointeraktionen resulterar i en ny uppsättning orbitaler, den ena binder och den andra antibindande i naturen. (Enindikerar att en orbital är antibindande.)
- När det inte finns någon nätinteraktion; de ursprungliga atom- och molekylorbitalen påverkas inte, och de är icke-bindande till sin natur när det gäller metall-ligand-interaktionen.
- Bindande och anti-bindande orbitaler har sigma (σ) eller pi (π) karaktär, beroende på orienteringen av metallen och liganden.
Begränsningar:
Kristallfältteori: Kristallfältteori har flera begränsningar. Den tar endast hänsyn till centralatomens d-orbitaler; s- och p-orbitalerna beaktas inte. Dessutom misslyckas denna teori med att förklara orsakerna till stor splittring och den lilla splittringen av vissa ligander.
Ligand Field Theory: Ligandfältteorin har inte sådana begränsningar som i kristallfältsteorin. Det kan betraktas som den utökade versionen av kristallfältsteorin.
Applications:
Crystal Field Theory: Crystal Field Theory ger värdefulla insikter i den elektroniska strukturen hos övergångsmetaller i kristallgitter, Kristallfältteori förklarar brytningen av orbital degeneration i övergångsmetallkomplex på grund av närvaron av ligander. Den beskriver också styrkan hos metall-ligandbindningarna. Systemets energi förändras baserat på styrkan hos metall-ligandbindningarna, vilket kan leda till en förändring av magnetiska egenskaper såväl som färg.
Ligand Field Theory: Denna teori handlar om ursprunget och konsekvenserna av metall-ligand-interaktioner för att klargöra de magnetiska, optiska och kemiska egenskaperna hos dessa föreningar.
