Ключова разлика – силен лиганд срещу слаб лиганд
Лигандът е атом, йон или молекула, която отдава или споделя два от своите електрони чрез координатна ковалентна връзка с централен атом или йон. Концепцията за лиганди се обсъжда в координационната химия. Лигандите са химически видове, които участват в образуването на комплекси с метални йони. Следователно те са известни също като комплексообразуващи агенти. Лигандите могат да бъдат монодентатни, бидентатни, тризъбци и т.н. въз основа на плътността на лиганда. Дентичността е броят на донорните групи, присъстващи в лиганда. Монодентно означава, че лигандът има само една донорна група. Бидентат означава, че има две донорни групи на една молекула лиганд. Има два основни вида лиганди, категоризирани въз основа на теорията на кристалното поле; силни лиганди (или лиганди със силно поле) и слаби лиганди (или лиганди със слабо поле). Ключовата разлика между силните лиганди и слабите лиганди е, че разделянето на орбиталите след свързване към лиганд със силно поле причинява по-голяма разлика между орбиталите на по-високо и по-ниско енергийно ниво, докато разделянето на орбиталите след свързване към лиганд със слабо поле причинява по-ниска разлика между орбиталите на по-високо и по-ниско енергийно ниво.
Какво е теория на кристалното поле?
Теорията на кристалното поле може да се опише като модел, който е предназначен да обясни разрушаването на изражданията (електронни обвивки с еднаква енергия) на електронните орбитали (обикновено d или f орбитали) поради статичното електрическо поле, създадено от околното анион или аниони (или лиганди). Тази теория често се използва за демонстриране на поведението на комплексите на йони на преходни метали. Тази теория може да обясни магнитните свойства, цветовете на координационните комплекси, хидратационните енталпии и др.
Теория:
Взаимодействието между металния йон и лигандите е резултат от привличането между металния йон с положителен заряд и отрицателния заряд на несдвоените електрони на лиганда. Тази теория се основава главно на промените, настъпващи в пет дегенерирани електронни орбитали (метален атом има пет d орбитали). Когато лигандът се доближи до металния йон, несдвоените електрони са по-близо до някои d орбитали, отколкото до други d орбитали на металния йон. Това причинява загуба на дегенерация. И също така, електроните в d-орбиталите отблъскват електроните на лиганда (защото и двете са отрицателно заредени). Следователно d-орбиталите, които са по-близо до лиганда, имат висока енергия от тази на другите d-орбитали. Това води до разделянето на d орбиталите на високоенергийни d орбитали и нискоенергийни d орбитали въз основа на енергията.
Някои фактори, влияещи върху това разделяне са; природата на металния йон, степента на окисление на металния йон, разположението на лигандите около централния метален йон и природата на лигандите. След разделянето на тези d орбитали въз основа на енергията, разликата между d орбиталите с висока и ниска енергия е известна като параметър на разделяне на кристално поле (∆oct за октаедрични комплекси).
Фигура 01: Модел на разделяне в октаедрични комплекси
Модел на разделяне: Тъй като има пет d орбитали, разделянето става в съотношение 2:3. В октаедричните комплекси две орбитали са на високо енергийно ниво (общо известни като „eg“), а три орбитали са на по-ниско енергийно ниво (общо известни като t2g). В тетраедричните комплекси се случва обратното; три орбитали са на по-високо енергийно ниво и две на по-ниско енергийно ниво.
Какво е силен лиганд?
Силен лиганд или лиганд със силно поле е лиганд, който може да доведе до по-високо разделяне на кристалното поле. Това означава, че свързването на силен полеви лиганд причинява по-голяма разлика между орбиталите на по-високо и по-ниско енергийно ниво. Примерите включват CN– (цианидни лиганди), NO2– (нитро лиганд) и CO (карбонил лиганди).
Фигура 02: Разделяне с ниско въртене
При образуването на комплекси с тези лиганди, първо орбиталите с по-ниска енергия (t2g) са напълно запълнени с електрони, преди да се запълнят до други орбитали с високо енергийно ниво (напр.). Образуваните по този начин комплекси се наричат „нискоспинови комплекси“.
Какво е слаб лиганд?
Слаб лиганд или лиганд със слабо поле е лиганд, който може да доведе до разделяне на по-ниско кристално поле. Това означава, че свързването на лиганд със слабо поле причинява по-малка разлика между орбиталите на по-високо и по-ниско енергийно ниво.
Фигура 3: Разделяне при високо въртене
В този случай, тъй като ниската разлика между двете орбитални нива причинява отблъскване между електроните в тези енергийни нива, орбиталите с по-висока енергия могат лесно да бъдат запълнени с електрони в сравнение с тези в орбиталите с ниска енергия. Комплексите, образувани с тези лиганди, се наричат „високоспинови комплекси“. Примери за лиганди със слабо поле включват I– (йодиден лиганд), Br– (бромиден лиганд) и др.
Каква е разликата между силен лиганд и слаб лиганд?
Силен лиганд срещу слаб лиганд |
|
| Силен лиганд или лиганд със силно поле е лиганд, който може да доведе до по-високо разделяне на кристалното поле. | Слаб лиганд или лиганд със слабо поле е лиганд, който може да доведе до разделяне на по-ниско кристално поле. |
| Теория | |
| Разцепването след свързване на лиганд със силно поле причинява по-голяма разлика между орбиталите на по-високо и по-ниско енергийно ниво. | Разцепването на орбиталите след свързване на лиганд със слабо поле причинява по-ниска разлика между орбиталите на по-високо и по-ниско енергийно ниво. |
| Категория | |
| Комплексите, образувани със силни полеви лиганди, се наричат „комплекси с нисък спин“. | Комплексите, образувани със слаби полеви лиганди, се наричат „високоспинови комплекси“. |
Обобщение – силен лиганд срещу слаб лиганд
Силните лиганди и слабите лиганди са аниони или молекули, които причиняват разделяне на d орбиталите на метален йон на две енергийни нива. Разликата между силни лиганди и слаби лиганди е, че разделянето след свързване на лиганд със силно поле причинява по-голяма разлика между орбиталите на по-високо и по-ниско енергийно ниво, докато разделянето на орбиталите след свързване на лиганд със слабо поле причинява по-малка разлика между по-високо и по-ниско ниво на енергия орбитали на енергийно ниво.
