Belangrijk verschil - Kristalveldtheorie versus ligandveldtheorie
Kristalveldentheorie en ligandveldentheorie zijn twee theorieën in de anorganische chemie die worden gebruikt om de bindingspatronen in overgangsmetaalcomplexen te beschrijven. Kristalveldtheorie (CFT) beschouwt het effect van een verstoring van elektronenbevattende d-orbitalen en hun interactie met het metaalkation, en in CFT wordt de metaal-ligandinteractie alleen als elektrostatisch beschouwd. Ligand Field Theory (LFT) beschouwt de metaal-ligand interactie als een covalente bindingsinteractie en hangt af van de oriëntatie en de overlap tussen de d-orbitalen op de metalen en het ligand. Dit is het belangrijkste verschil tussen de kristalveldentheorie en de ligandveldentheorie.
Wat is de kristalveldtheorie?
Kristalveldtheorie (CFT) werd in 1929 voorgesteld door de natuurkundige Hans Bethe, en vervolgens werden enkele wijzigingen voorgesteld door J. H. Van Vleck in 1935. Deze theorie beschrijft enkele belangrijke eigenschappen van overgangsmetaalcomplexen zoals magnetisme, absorptiespectra, oxidatietoestanden en coördinatie. CFT beschouwt in feite de interactie van d-orbitalen van een centraal atoom met liganden en deze liganden worden beschouwd als puntladingen. Bovendien wordt de aantrekking tussen het centrale metaal en de liganden in een overgangsmetaalcomplex als puur elektrostatisch beschouwd.
Octahedral kristalveld stabilisatie-energie
Wat is ligandveldtheorie?
Ligandveldentheorie geeft een meer gedetailleerde beschrijving van binding in coördinatieverbindingen. Dit beschouwt de binding tussen het metaal en het ligand volgens de concepten in de coördinatiechemie. Deze binding wordt beschouwd als een gecoördineerde covalente binding of een datieve covalente binding om aan te tonen dat beide elektronen in de binding afkomstig zijn van het ligand. De basisprincipes van de kristalveldentheorie lijken sterk op die van de moleculaire orbita altheorie.
Ligand-veldschema dat σ-binding samenvat in het octaëdrische complex [Ti(H2O)6]3+.
Wat is het verschil tussen kristalveldtheorie en ligandveldtheorie?
Basisconcepten:
Kristalveldtheorie: Volgens deze theorie is de interactie tussen een overgangsmetaal en liganden te wijten aan de aantrekking tussen de negatieve lading op de niet-bindende elektronen van het ligand en het positief geladen metaalkation. Met andere woorden, de interactie tussen het metaal en de liganden is puur elektrostatisch.
Ligandveldtheorie:
- Een of meer orbitalen op het ligand overlappen met een of meer atomaire orbitalen op het metaal.
- Als de orbitalen van het metaal en het ligand vergelijkbare energieën en compatibele symmetrieën hebben, bestaat er een netto-interactie.
- De netto-interactie resulteert in een nieuwe reeks orbitalen, de ene binding en de andere anti-binding in de natuur. (Eengeeft aan dat een orbitaal anti-bindend is.)
- Als er geen netto-interactie is; de oorspronkelijke atomaire en moleculaire orbitalen worden niet aangetast en ze zijn niet-bindend van aard wat betreft de metaal-ligand-interactie.
- Bonding en anti-bindende orbitalen hebben een sigma (σ) of pi (π) karakter, afhankelijk van de oriëntatie van het metaal en de ligand.
Beperkingen:
Kristalveldtheorie: Kristalveldentheorie heeft verschillende beperkingen. Het houdt alleen rekening met de d-orbitalen van het centrale atoom; de s- en p-orbitalen worden niet in aanmerking genomen. Bovendien kan deze theorie de redenen voor grote splitsing en de kleine splitsing van sommige liganden niet verklaren.
Ligandveldentheorie: Ligandveldentheorie heeft niet zulke beperkingen als in de kristalveldentheorie. Het kan worden beschouwd als de uitgebreide versie van de kristalveldentheorie.
Toepassingen:
Kristalveldtheorie: Kristalveldtheorie biedt waardevolle inzichten in de elektronische structuur van overgangsmetalen in kristalroosters, Kristalveldentheorie verklaart het doorbreken van orbitale degeneratie in overgangsmetaalcomplexen als gevolg van de aanwezigheid van liganden. Het beschrijft ook de sterkte van de metaal-ligandbindingen. De energie van het systeem wordt gewijzigd op basis van de sterkte van de metaal-ligandbindingen, wat kan leiden tot een verandering in magnetische eigenschappen en kleur.
Ligandveldtheorie: deze theorie houdt zich bezig met de oorsprong en gevolgen van metaal-ligand-interacties om de magnetische, optische en chemische eigenschappen van deze verbindingen op te helderen.
