Ero vahvan ligandin ja heikon ligandin välillä

Avainero - Vahva ligandi vs Heikko ligandi
 

Ligandi on atomi, ioni tai molekyyli, joka luovuttaa tai jakaa kaksi sen elektroniaan koordinaattikovalenttisen sidoksen kautta keskusatomin tai -ionin kanssa. Ligandien käsitteestä keskustellaan koordinaatiokemiassa. Ligandit ovat kemiallisia lajeja, jotka osallistuvat kompleksien muodostumiseen metalli-ionien kanssa. Siksi niitä tunnetaan myös kompleksoivina aineina. Ligandit voivat olla monodentaatteja, bidentaatteja, tridentaatteja jne. Ligandin hammaskyvyn perusteella. Denticity on ligandissa läsnä olevien luovuttajaryhmien lukumäärä. Monodentaatti tarkoittaa, että ligandilla on vain yksi luovuttajaryhmä. Bidentaatti tarkoittaa, että sillä on kaksi luovuttajaryhmää yhtä ligandimolekyyliä kohti. On olemassa kaksi päätyyppiä olevaa ligandia, jotka luokitellaan kidekenttäteoriaan perustuen; vahvat ligandit (tai vahvat kenttäligandit) ja heikot ligandit (tai heikot kenttäligandit). avainero voimakkaiden ligandien ja heikkojen ligandien välillä on se kiertoratojen kiertyminen vahvan kenttäligandiin sitoutumisen jälkeen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja alemman energian tason orbitaalien välillä, kun taas kiertoratojen jakautuminen heikon kenttäligandiin sitoutumisen jälkeen aiheuttaa pienemmän eron korkeamman ja alemman energian tason kiertoratojen välillä.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on kristallikenttäteoria
3. Mikä on vahva ligandi
4. Mikä on heikko ligandi
5. Vertailu rinnakkain - Vahva ligandi vs. Heikko ligandi taulukkomuodossa
6. Yhteenveto

Mikä on kristallikenttäteoria?

Kidekenttäteoria voidaan kuvata mallina, joka on suunniteltu selittämään elektronien kiertoratojen (yleensä d- tai f-kiertoraalien) degeneratioiden (samansuuruiset elektronikuoret) jakautumista ympäröivän anionin tai anionien (tai anionien (tai ligandeja). Tätä teoriaa käytetään usein osoittamaan siirtymämetalli-ionikompleksien käyttäytymistä. Tämä teoria selittää magneettiset ominaisuudet, koordinaatiokompleksien värit, nesteytysentsyylit jne.

Teoria:

Metalli-ionin ja ligandien välinen vuorovaikutus on seurausta vetovoimasta metalli-ionin välillä, jolla on positiivinen varaus ja ligandin parittomien elektronien negatiivinen varaus. Tämä teoria perustuu pääosin muutoksiin, jotka tapahtuvat viidessä rappeutuneessa elektronien kiertoradalla (metalliatomilla on viisi d orbitaalia). Kun ligandi tulee lähellä metalli-ionia, parittomat elektronit ovat lähempänä joitain d-orbitaaleja kuin metalli-ionin muut d-orbitaalit. Tämä aiheuttaa rappeutumisen menettämisen. Ja myös, d-orbitaalien elektronit hylkivät ligandin elektronit (koska molemmat ovat negatiivisesti varautuneita). Siksi d-orbitaaleilla, jotka ovat lähempänä ligandia, on korkea energia kuin muilla d-orbitaaleilla. Tämä johtaa d-orbitaalien jakautumiseen korkean energian d-orbitaaleihin ja matalan energian d-orbitaaleihin energian perusteella.

Jotkut tähän jakautumiseen vaikuttavat tekijät ovat; metalli-ionin luonne, metalli-ionin hapetustila, ligandien järjestely keskeisen metalli-ionin ympärillä ja ligandien luonne. Kun nämä d-orbitaalit on jaettu energian perusteella, suuren ja matalan energian d-orbitaalien välinen ero tunnetaan kidekentän jakamisparametrina (∆_lokakuu oktaedrikomplekseille).

Kuva 01: Jakokuvio kahdeksankulmaisissa komplekseissa

Halkaisumalli: Koska orbitaalia on viisi, jakautuminen tapahtuu suhteessa 2: 3. Oktaedrisissa komplekseissa kaksi kiertorata-aluetta on korkealla energian tasolla (tunnetaan yhdessä nimellä 'esim'), ja kolme kiertorataa on alemmalla energiatasolla (yhdessä nimeltään T2G). Tetraedrikomplekseissa tapahtuu päinvastoin; kolme kiertorataa on korkeammalla energiatasolla ja kaksi alhaisemmalla energian tasolla.

Mikä on vahva ligandi?

Vahva ligandi tai voimakkaan kentän ligandi on ligandi, joka voi johtaa suurempaan kidekentän jakautumiseen. Tämä tarkoittaa, että vahvan kenttäligandin sitoutuminen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja alemman energiatason kiertoratojen välillä. Esimerkkejä ovat CN^- (syanidiligandit), NO₂^- (nitroligandi) ja CO (karbonyyliligandit).

Kuva 02: Alhainen kehrä jako

Muodostaessaan komplekseja näiden ligandien kanssa, aluksi alemman energian kiertoradat (t2g) täyttyvät täysin elektronilla ennen niiden täyttymistä muihin korkean energian tason kiertoradalle (esim.). Tällä tavoin muodostettuja komplekseja kutsutaan ”alhaisen spin-komplekseiksi”.

Mikä on heikko ligandi?

Heikko ligandi tai heikko kenttäligandi on ligandi, joka voi johtaa pienempaan kidekentän pilkkoutumiseen. Tämä tarkoittaa, että heikon kentän ligandin sitoutuminen aiheuttaa pienemmän erotuksen korkeamman ja alemman energiatason kiertoratojen välillä.

Kuva 3: Korkea spin-halkaisu

Koska tässä tapauksessa kahden kiertoradan tason välinen pieni ero aiheuttaa heijastumisia elektronien välillä kyseisissä energiatasoissa, korkeamman energian orbitaalit voidaan helposti täyttää elektronilla verrattuna matalan energian kiertoradalle. Näiden ligandien kanssa muodostettuja komplekseja kutsutaan ”korkean spin-komplekseiksi”. Esimerkkejä heikosta kenttäligandeista ovat I^- (jodiligandi), Br^- (bromidiligandi) jne.

Mikä on ero vahvan ligandin ja heikon ligandin välillä?

Vahva ligandi vs heikko ligandi
Vahva ligandi tai voimakkaan kentän ligandi on ligandi, joka voi johtaa suurempaan kidekentän jakautumiseen.	Heikko ligandi tai heikko kenttäligandi on ligandi, joka voi johtaa pienempaan kidekentän pilkkoutumiseen.
Teoria
Halkaisu vahvan kenttäligandin sitomisen jälkeen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja alemman energian tason kiertoratojen välillä.	Orbitaalien jakautuminen heikon kenttäligandin sitomisen jälkeen aiheuttaa pienemmän erotuksen korkeamman ja alemman energian tason kiertoratojen välillä.
Kategoria
Komplekseja, jotka on muodostettu voimakkaiden kenttäligandien kanssa, kutsutaan ”alhaisiksi spin-kompleksiksi”.	Komplekseja, jotka on muodostettu heikkojen kenttäligandien kanssa, kutsutaan ”korkean spinin komplekseiksi”.

Yhteenveto - Vahva ligandi vs Heikko ligandi

Vahvat ligandit ja heikot ligandit ovat anioneja tai molekyylejä, jotka aiheuttavat metalli-ionin d-orbitaalien jakautumisen kahteen energiatasoon. Erona vahvojen ligandien ja heikkojen ligandien välillä on se, että halkaisu vahvan kenttäligandin sitomisen jälkeen aiheuttaa suuremman eron korkeamman ja alemman energian tason kiertoratojen välillä, kun taas rakojen jakautuminen heikon kentän ligandin sitomisen jälkeen aiheuttaa pienemmän eron ylemmän ja alemman välillä energiatason kiertoradat.

Viite:

1.Helmenstine, Anne Marie, D. “Ligandin määritelmä.” ThoughtCo, 11. helmikuuta 2017. Saatavilla täältä
2. ”ligandeja.” Kemia LibreTexts, Libretexts, 19. tammikuuta 2018. Saatavilla täältä
3.Encyclopædia Britannican toimittajat. ”Ligandi”. Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 12. elokuuta 2010. Saatavilla täältä 

Kuvan kohteliaisuus:

1.'Oktaedrinen kidekenttäjako 'Englanninkielisen Wikipedian käyttäjä YanA, (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta  
2.'CFT-Matala spin -jakokaavio -vektori'By Offnfopt, (Public Domain) Commons Wikimedia -sivuston kautta  
3.'CFT-Spin-halkaisukaavio -vektori'By Offnfopt, vertailukuvan luonut YanA - Oma työ (julkinen alue) Commons Wikimedian kautta