Kľúčový rozdiel - silný ligand vs slabý ligand
Ligand je atóm, ión alebo molekula, ktorá daruje alebo zdieľa dva svoje elektróny prostredníctvom súradnicovej kovalentnej väzby s centrálnym atómom alebo iónom. Koncept ligandov je diskutovaný v rámci koordinačnej chémie. Ligandy sú chemické látky, ktoré sa podieľajú na tvorbe komplexov s iónmi kovov. Preto sú tiež známe ako komplexotvorné látky. Ligandy môžu byť monodentátne, bidentátne, tridentátové atď. Na základe denticity ligandu. Denticita je počet donorových skupín prítomných v ligande. Monodentát znamená, že ligand má iba jednu darcovskú skupinu. Bidentate znamená, že má dve donorové skupiny na jednu molekulu ligandu. Existujú dva hlavné typy ligandov kategorizovaných na základe teórie kryštálového poľa; silné ligandy (alebo ligandy so silným poľom) a slabé ligandy (alebo ligandy so slabým poľom). Kľúčovým rozdielom medzi silnými ligandmi a slabými ligandmi je to, že štiepenie orbitalov po naviazaní na ligand so silným poľom spôsobuje vyšší rozdiel medzi orbitalami s vyššou a nižšou úrovňou energie, zatiaľ čo štiepenie orbitalov po naviazaní na ligand so slabým poľom spôsobuje menší rozdiel medzi orbitálmi vyššej a nižšej energie.
OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je teória kryštálového poľa
3. Čo je silný ligand
4. Čo je slabý ligand
5. Porovnanie vedľa seba - silný ligand vs. slabý ligand v tabuľkovej forme
6. Zhrnutie
Čo je teória krištáľového poľa?
Teóriu poľa kryštálov možno opísať ako model, ktorý je navrhnutý tak, aby vysvetľoval rozklad degenerácií (elektrónových škrupín s rovnakou energiou) elektrónových orbitálov (zvyčajne d alebo f orbitálov) v dôsledku statického elektrického poľa produkovaného okolitým aniónom alebo aniónmi (alebo ligandy). Táto teória sa často používa na demonštráciu správania komplexov iónov prechodných kovov. Táto teória môže vysvetliť magnetické vlastnosti, farby koordinačných komplexov, hydratačné entalpie atď.
Teória:
Interakcia medzi kovovým iónom a ligandmi je výsledkom príťažlivosti medzi kovovým iónom s pozitívnym nábojom a negatívnym nábojom nepárových elektrónov ligandu. Táto teória je založená hlavne na zmenách vyskytujúcich sa v piatich degenerovaných elektrónových orbitáloch (atóm kovu má päť d orbitálov). Keď sa ligand priblíži ku kovovému iónu, nepárové elektróny sú bližšie k niektorým d orbitálom ako k iným d orbitálom kovového iónu. To spôsobuje stratu degenerácie. A tiež elektróny na orbitáloch d odpudzujú elektróny ligandu (pretože obidva majú negatívny náboj). Preto majú d orbitaly, ktoré sú bližšie k ligandu, vysokú energiu ako energia ostatných d orbitalov. To má za následok rozdelenie d orbitálov na vysokoenergetické d orbitály a nízkoenergetické d orbitály na základe energie.
Niektoré faktory ovplyvňujúce toto rozdelenie sú; povaha kovového iónu, oxidačný stav kovového iónu, usporiadanie ligandov okolo centrálneho iónu kovu a povaha ligandov. Po rozdelení týchto d orbitálov na základe energie je rozdiel medzi vysoko a nízkoenergetickými d orbitálmi známy ako parameter štiepenia v kryštalickom poli (∆ okt pre oktaedrické komplexy).
Obrázok 01: Štiepací vzor v oktaedrických komplexoch
Štiepací vzor: Pretože existuje päť d orbitálov, k štiepeniu dochádza v pomere 2: 3. V oktaedrických komplexoch sú dva orbitaly na vysokej energetickej úrovni (súhrnne známe ako „napr.“) A tri orbitaly na nižšej energetickej úrovni (súhrnne známe ako t2g). V štvorbokých komplexoch nastáva opak; tri orbitaly sú na vyššej energetickej úrovni a dva na nižšej energetickej úrovni.
Čo je silný ligand?
Silný ligand alebo ligand so silným poľom je ligand, ktorý môže mať za následok štiepenie vyššieho kryštálového poľa. To znamená, že väzba silného poľného ligandu spôsobuje vyšší rozdiel medzi orbitálmi s vyššou a nižšou úrovňou energie. Príklady zahŕňajú CN - (kyanid ligandy), NO 2 - (nitro ligand) a CO (karbonylové ligandy).
Obrázok 02: Rozdelenie s nízkou rotáciou
Pri tvorbe komplexov s týmito ligandmi sú najskôr nízkoenergetické orbitaly (t2g) úplne naplnené elektrónmi pred plnením do akýchkoľvek iných orbitálov s vysokou úrovňou energie (napr.). Takto vytvorené komplexy sa nazývajú „komplexy s nízkou rotáciou“.
Čo je slabý ligand?
Slabý ligand alebo ligand so slabým poľom je ligand, ktorý môže mať za následok štiepenie nižšieho kryštálového poľa. To znamená, že väzba ligandu so slabým poľom spôsobuje menší rozdiel medzi orbitálmi s vyššou a nižšou úrovňou energie.
Obrázok 3: Rozdelenie pri vysokej rýchlosti
V tomto prípade, pretože nízky rozdiel medzi týmito dvoma orbitálnymi úrovňami spôsobuje odpudzovanie medzi elektrónmi v týchto energetických hladinách, môžu byť orbitály s vyššou energiou ľahko naplnené elektrónmi v porovnaní s orbitálmi s nízkou energiou. Komplexy vytvorené s týmito ligandmi sa nazývajú „komplexy s vysokou rotáciou“. Príklady ligandov so slabým poľom zahŕňajú I - (jodidový ligand), Br - (bromidový ligand) atď.
Aký je rozdiel medzi silným a slabým ligandom?
Rozdielny článok v strede pred tabuľkou
Silný ligand vs slabý ligand |
|
| Silný ligand alebo ligand so silným poľom je ligand, ktorý môže mať za následok štiepenie vyššieho kryštálového poľa. | Slabý ligand alebo ligand so slabým poľom je ligand, ktorý môže mať za následok štiepenie nižšieho kryštálového poľa. |
| Teória | |
| Štiepenie po naviazaní silného poľného ligandu spôsobuje vyšší rozdiel medzi orbitálmi s vyššou a nižšou úrovňou energie. | Štiepenie orbitálov po naviazaní ligandu so slabým poľom spôsobí menší rozdiel medzi orbitálmi s vyššou a nižšou úrovňou energie. |
| Kategória | |
| Komplexy tvorené so silnými ligandmi poľa sa nazývajú „komplexy s nízkou rotáciou“. | Komplexy tvorené so slabými poľnými ligandmi sa nazývajú „komplexy s vysokou rotáciou“. |
Zhrnutie - silný ligand vs slabý ligand
Silné ligandy a slabé ligandy sú anióny alebo molekuly, ktoré spôsobujú rozdelenie d orbitálov kovového iónu na dve energetické hladiny. Rozdiel medzi silnými a slabými ligandmi spočíva v tom, že štiepenie po naviazaní ligandu so silným poľom spôsobí vyšší rozdiel medzi orbitálmi s vyššou a nižšou úrovňou energie, zatiaľ čo štiepenie orbitalov po naviazaní ligandu so slabým poľom spôsobí menší rozdiel medzi vyšším a nižším ligandom energetická úroveň orbitálov.
