Ključna razlika – jak ligand u odnosu na slab ligand
Ligand je atom, ion ili molekula koja donira ili dijeli dva svoja elektrona putem koordinatne kovalentne veze sa središnjim atomom ili ionom. Koncept liganada raspravlja se u koordinacijskoj kemiji. Ligandi su kemijske vrste koje sudjeluju u stvaranju kompleksa s metalnim ionima. Stoga su također poznati kao sredstva za stvaranje kompleksa. Ligandi mogu biti monodentatni, bidentatni, tridentatni, itd. na temelju denticiteta liganda. Dentičnost je broj donorskih skupina prisutnih u ligandu. Monodentan znači da ligand ima samo jednu donorsku skupinu. Bidentatan znači da ima dvije skupine donora po jednoj molekuli liganda. Postoje dvije glavne vrste liganada kategoriziranih na temelju teorije kristalnog polja; jaki ligandi (ili ligandi jakog polja) i slabi ligandi (ili ligandi slabog polja). Ključna razlika između jakih i slabih liganada je u tome što cijepanje orbitala nakon vezanja na ligand jakog polja uzrokuje veću razliku između orbitala više i niže razine energije, dok cijepanje orbitala nakon vezanja na ligand slabog polja uzrokuje manju razliku između orbitala više i niže energetske razine.
Što je teorija kristalnog polja?
Teorija polja kristala može se opisati kao model koji je dizajniran da objasni razbijanje degeneracija (elektronskih ljuski jednake energije) elektronskih orbitala (obično d ili f orbitala) zbog statičkog električnog polja koje stvara okolno anion ili anioni (ili ligandi). Ova se teorija često koristi za demonstraciju ponašanja kompleksa iona prijelaznih metala. Ova teorija može objasniti magnetska svojstva, boje koordinacijskih kompleksa, entalpije hidratacije itd.
Teorija:
Interakcija između metalnog iona i liganda rezultat je privlačnosti između metalnog iona s pozitivnim nabojem i negativnog naboja nesparenih elektrona liganda. Ova se teorija uglavnom temelji na promjenama koje se događaju u pet degeneriranih elektronskih orbitala (metalni atom ima pet d orbitala). Kada ligand dođe blizu metalnog iona, nespareni elektroni su bliži nekim d orbitalama nego drugim d orbitalama metalnog iona. Ovo uzrokuje gubitak degeneracije. Također, elektroni u d orbitalama odbijaju elektrone liganda (jer su oba negativno nabijena). Stoga d orbitale koje su bliže ligandu imaju veliku energiju od ostalih d orbitala. Ovo rezultira cijepanjem d orbitala na d orbitale visoke i d orbitale niske energije, na temelju energije.
Neki čimbenici koji utječu na ovo razdvajanje su; prirodu metalnog iona, oksidacijsko stanje metalnog iona, raspored liganada oko središnjeg metalnog iona i prirodu liganada. Nakon cijepanja ovih d orbitala na temelju energije, razlika između d orbitala visoke i niske energije poznata je kao parametar cijepanja kristalnog polja (∆oct za oktaedarske komplekse).
Slika 01: Uzorak cijepanja u oktaedarskim kompleksima
Obrazac cijepanja: Budući da postoji pet d orbitala, cijepanje se događa u omjeru 2:3. U oktaedarskim kompleksima, dvije su orbitale na visokoj energetskoj razini (zajednički poznate kao 'eg'), a tri orbitale su na nižoj energetskoj razini (zajednički poznate kao t2g). U tetraedarskim kompleksima događa se suprotno; tri orbitale su na višoj, a dvije na nižoj energetskoj razini.
Što je jaki ligand?
Jaki ligand ili ligand jakog polja je ligand koji može dovesti do većeg cijepanja kristalnog polja. To znači da vezanje liganda jakog polja uzrokuje veću razliku između orbitala više i niže razine energije. Primjeri uključuju CN– (cijanidni ligandi), NO2– (nitro ligand) i CO (karbonil ligandi).
Slika 02: Nisko spinsko cijepanje
U formiranju kompleksa s ovim ligandima, prvo su orbitale niže energije (t2g) potpuno ispunjene elektronima prije nego što se popune do bilo koje druge orbitale visoke energetske razine (npr.). Kompleksi nastali na ovaj način nazivaju se "nisko spinski kompleksi".
Što je slab ligand?
Slabi ligand ili ligand slabog polja je ligand koji može rezultirati cijepanjem nižeg kristalnog polja. To znači da vezanje liganda slabog polja uzrokuje nižu razliku između orbitala više i niže razine energije.
Slika 3: Visoko spinsko cijepanje
U ovom slučaju, budući da niska razlika između dviju orbitalnih razina uzrokuje odbijanje između elektrona na tim energetskim razinama, orbitale više energije mogu se lako ispuniti elektronima u usporedbi s onima u orbitalama niske energije. Kompleksi formirani s tim ligandima nazivaju se "high spin kompleksi". Primjeri liganda slabog polja uključuju I– (jodidni ligand), Br– (bromidni ligand), itd.
Koja je razlika između jakog i slabog liganda?
Jaki ligand naspram slabog liganda |
|
| Jaki ligand ili ligand jakog polja je ligand koji može rezultirati većim cijepanjem kristalnog polja. | Slabi ligand ili ligand slabog polja je ligand koji može rezultirati cijepanjem nižeg kristalnog polja. |
| Teorija | |
| Cijepanje nakon vezanja liganda jakog polja uzrokuje veću razliku između orbitala više i niže razine energije. | Cijepanje orbitala nakon vezanja liganda slabog polja uzrokuje manju razliku između orbitala više i niže energetske razine. |
| Kategorija | |
| Kompleksi formirani s ligandima jakog polja nazivaju se "kompleksi niskog spina". | Kompleksi formirani s ligandima slabog polja nazivaju se "high spin kompleksi". |
Sažetak – jak ligand naspram slabog liganda
Jaki ligandi i slabi ligandi su anioni ili molekule koji uzrokuju cijepanje d orbitala metalnog iona na dvije energetske razine. Razlika između jakih i slabih liganada je u tome što cijepanje nakon vezanja liganda jakog polja uzrokuje veću razliku između orbitala više i niže razine energije, dok cijepanje orbitala nakon vezanja liganda slabog polja uzrokuje nižu razliku između više i niže razine energije. orbitale energetske razine.
