Ключова разлика – теория на кристалното поле срещу теория на полето на лиганда
Теорията на кристалното поле и теорията на полето на лиганда са две теории в неорганичната химия, които се използват за описание на моделите на свързване в комплексите на преходни метали. Теорията на кристалното поле (CFT) разглежда ефекта от смущението на d-орбитали, съдържащи електрони, и тяхното взаимодействие с металния катион, а в CFT взаимодействието метал-лиганд се счита само за електростатично. Теорията на полето на лиганда (LFT) разглежда взаимодействието метал-лиганд като ковалентно свързващо взаимодействие 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 лиганда.
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 J. H. Van Vleck през 1935 г. Тази теория описва някои важни свойства на комплексите на преходните метали, като магнетизъм, абсорбционни спектри, степени на окисление и координация. CFT основно разглежда взаимодействието на d-орбиталите на централен атом с лиганди и тези лиганди се считат за точкови заряди. В допълнение, привличането между централния метал и лигандите в комплекс от преходен метал се счита за чисто електростатично.
Енергия за стабилизиране на октаедрично кристално поле
Какво е теория на лигандното поле?
Теорията на лигандното поле предоставя по-подробно описание на свързването в координационните 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 се покаже, че и двата електрона във връзката идват от лиганда. Основните принципи на теорията на кристалното поле са много подобни на тези в теорията на молекулярната орбита.
Схема на лигандно поле, обобщаваща σ-свързване в октаедричния комплекс [Ti(H2O)6]3+.
Каква е разликата между теорията на кристалното поле и теорията на полето на лиганда?
Основни понятия:
Теория на кристалното поле: Според тази теория взаимодействието между преходен метал и лиганди се дължи на привличането между отрицателния заряд на 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 лиганда имат подобни енергии и съвместими симетрии, съществува нетно взаимодействие.
- Метното взаимодействие води до нов набор от орбитали, едната свързваща, а другата антисвързваща по природа. (Знакътпоказва, че орбитала е антисвързваща.)
- Когато няма нетно взаимодействие; оригиналните атомни и молекулярни орбитали не са засегнати и те са несвързващи 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 взема предвид 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 разделяне и малкото разделяне 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 разширената 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 кристалните решетки, Теорията на кристалното поле обяснява прекъсването на орбиталната дегенерация в комплексите на преходните 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 в цвета.
Теория на полето на лиганда: Тази теория се занимава с произхода и последствията от взаимодействията метал-лиганд, за да изясни магнитните, оптичните и химичните свойства на тези съединения.
