Ključna razlika – teorija kristalnog polja naspram teorije polja liganda
Teorija kristalnog polja i teorija polja liganda dvije su teorije u anorganskoj kemiji koje se koriste za opisivanje uzoraka vezivanja u kompleksima prijelaznih metala. Teorija kristalnog polja (CFT) razmatra učinak perturbacije d-orbitala koje sadrže elektron i njihovu interakciju s metalnim kationom, a u CFT se interakcija metal-ligand smatra samo elektrostatičkom. Teorija polja liganda (LFT) razmatra interakciju metal-ligand kao interakciju kovalentne veze i ovisi o orijentaciji i preklapanju d-orbitala na metalima i ligandu. Ovo je ključna razlika između teorije kristalnog polja i teorije polja liganda.
Što je teorija kristalnog polja?
Teoriju kristalnog polja (CFT) predložio je fizičar Hans Bethe 1929. godine, a zatim je J. H. Van Vleck predložio neke izmjene 1935. godine. Ova teorija opisuje neka važna svojstva kompleksa prijelaznih metala kao što su magnetizam, apsorpcijski spektri, oksidacijska stanja i koordinacija. CFT u osnovi razmatra interakciju d-orbitala središnjeg atoma s ligandima i ti se ligandi smatraju točkastim nabojem. Osim toga, privlačnost između središnjeg metala i liganada u kompleksu prijelaznog metala smatra se čisto elektrostatičkom.
Energija stabilizacije oktaedarskog kristalnog polja
Što je teorija polja liganda?
Teorija polja liganda daje detaljniji opis vezivanja u koordinacijskim spojevima. Ovo razmatra vezu između metala i liganda prema konceptima koordinacijske kemije. Ova se veza smatra koordiniranom kovalentnom vezom ili dativnom kovalentnom vezom kako bi se pokazalo da oba elektrona u vezi dolaze iz liganda. Osnovni principi teorije kristalnog polja vrlo su slični onima u teoriji molekularnih orbitala.
Shema ligand-polja koja sažima σ-veze u oktaedarskom kompleksu [Ti(H2O)6]3+.
Koja je razlika između teorije kristalnog polja i teorije polja liganda?
Osnovni pojmovi:
Teorija kristalnog polja: Prema ovoj teoriji, interakcija između prijelaznog metala i liganada nastaje zbog privlačenja između negativnog naboja na nevezujućim elektronima liganda i pozitivno nabijenog metalnog kationa. Drugim riječima, interakcija između metala i liganada je čisto elektrostatička.
Teorija polja liganda:
- Jedna ili više orbitala na ligandu preklapaju se s jednom ili više atomskih orbitala na metalu.
- Ako orbitale metala i liganda imaju slične energije i kompatibilne simetrije, postoji neto interakcija.
- Neto interakcija rezultira novim skupom orbitala, od kojih je jedna vezana, a druga protuvezna u prirodi. (Znakoznačava da orbitala ne veže.)
- Kada nema mrežne interakcije; izvorne atomske i molekularne orbitale nisu zahvaćene i one su po prirodi nevezne što se tiče interakcije metal-ligand.
- Vezivne i protuvezne orbitale imaju sigma (σ) ili pi (π) karakter, ovisno o orijentaciji metala i liganda.
Ograničenja:
Teorija kristalnog polja: Teorija kristalnog polja ima nekoliko ograničenja. Uzima u obzir samo d-orbitale središnjeg atoma; s i p orbitale se ne uzimaju u obzir. Osim toga, ova teorija ne uspijeva objasniti razloge velikog i malog cijepanja nekih liganada.
Teorija polja liganda: Teorija polja liganda nema takva ograničenja kao u teoriji kristalnog polja. Može se smatrati proširenom verzijom teorije kristalnog polja.
Aplikacije:
Teorija kristalnog polja: Teorija kristalnog polja pruža dragocjene uvide u elektroničku strukturu prijelaznih metala u kristalnim rešetkama, Teorija kristalnog polja objašnjava prekid orbitalne degeneracije u kompleksima prijelaznih metala zbog prisutnosti liganada. Također opisuje snagu veza metal-ligand. Energija sustava mijenja se na temelju snage veza metal-ligand, što može dovesti do promjene magnetskih svojstava kao i boje.
Teorija polja liganda: Ova se teorija bavi porijeklom i posljedicama interakcija metala i liganda kako bi se razjasnila magnetska, optička i kemijska svojstva ovih spojeva.
