Βασική διαφορά – Θεωρία Πεδίου Κρυστάλλου εναντίον Θεωρίας Πεδίου Συνδέσμου
Η θεωρία πεδίου κρυστάλλου και η θεωρία πεδίων προσδέματος είναι δύο θεωρίες στην ανόργανη χημεία που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των μοτίβων σύνδεσης σε σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης. Η θεωρία κρυσταλλικού πεδίου (CFT) εξετάζει την επίδραση μιας διατάραξης των d-τροχιακών που περιέχουν ηλεκτρόνια και την αλληλεπίδρασή τους με το κατιόν μετάλλου και, στην CFT, η αλληλεπίδραση μετάλλου-προσδέματος θεωρείται μόνο ηλεκτροστατική. Η Θεωρία Πεδίου Συνδέματος (LFT) θεωρεί την αλληλεπίδραση μετάλλου-προσδέματος ως αλληλεπίδραση ομοιοπολικού δεσμού και εξαρτάται από τον προσανατολισμό και την επικάλυψη μεταξύ των d-τροχιακών στα μέταλλα και του συνδέτη. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της θεωρίας κρυσταλλικού πεδίου και της θεωρίας πεδίου προσδέματος.
Τι είναι η Κρυσταλλική Θεωρία Πεδίου;
Η Θεωρία Κρυσταλλικού Πεδίου (CFT) προτάθηκε από τον φυσικό Hans Bethe το 1929, και στη συνέχεια προτάθηκαν ορισμένες τροποποιήσεις από τον J. H. Van Vleck το 1935. Αυτή η θεωρία περιγράφει μερικές σημαντικές ιδιότητες συμπλεγμάτων μετάλλων μετάπτωσης όπως ο μαγνητισμός, τα φάσματα απορρόφησης, καταστάσεις οξείδωσης και συντονισμός. Το CFT βασικά εξετάζει την αλληλεπίδραση των d-τροχιακών ενός κεντρικού ατόμου με συνδετήρες και αυτοί οι συνδέτες θεωρούνται ως σημειακά φορτία. Επιπλέον, η έλξη μεταξύ του κεντρικού μετάλλου και των προσδεμάτων σε ένα σύμπλεγμα μετάλλων μετάπτωσης θεωρείται καθαρά ηλεκτροστατική.
Ενέργεια σταθεροποίησης πεδίου οκταεδρικού κρυστάλλου
Τι είναι η Θεωρία Πεδίου Ligand;
Η θεωρία πεδίου προσδέματος παρέχει μια πιο λεπτομερή περιγραφή των δεσμών στις ενώσεις συντονισμού. Αυτό λαμβάνει υπόψη τη σύνδεση μεταξύ του μετάλλου και του συνδέτη σύμφωνα με τις έννοιες στη χημεία συντονισμού. Αυτός ο δεσμός θεωρείται ως ένας συντονισμένος ομοιοπολικός δεσμός ή ένας δοτικός ομοιοπολικός δεσμός για να δείξει ότι και τα δύο ηλεκτρόνια στον δεσμό προέρχονται από τον συνδέτη. Οι βασικές αρχές της θεωρίας του κρυσταλλικού πεδίου είναι πολύ παρόμοιες με εκείνες στη θεωρία των μοριακών τροχιακών.
Σχήμα συνδέτη-πεδίου που συνοψίζει τη σύνδεση σ στο οκταεδρικό σύμπλεγμα [Ti(H2O)6]3+.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της Θεωρίας Πεδίου Κρυστάλλου και της Θεωρίας Πεδίου Συνδέσμων;
Βασικές Έννοιες:
Θεωρία Πεδίου Κρυστάλλου: Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η αλληλεπίδραση μεταξύ ενός μετάλλου μετάπτωσης και των προσδεμάτων οφείλεται στην έλξη μεταξύ του αρνητικού φορτίου στα μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια του συνδετήρα και του θετικά φορτισμένου κατιόντος μετάλλου. Με άλλα λόγια, η αλληλεπίδραση μεταξύ του μετάλλου και των προσδεμάτων είναι καθαρά ηλεκτροστατική.
Θεωρία πεδίου προσδέματος:
- Ένα ή περισσότερα τροχιακά στον συνδέτη επικαλύπτονται με ένα ή περισσότερα ατομικά τροχιακά στο μέταλλο.
- Αν τα τροχιακά του μετάλλου και του συνδέτη έχουν παρόμοιες ενέργειες και συμβατές συμμετρίες, υπάρχει μια καθαρή αλληλεπίδραση.
- Η καθαρή αλληλεπίδραση έχει ως αποτέλεσμα ένα νέο σύνολο τροχιακών, το ένα δεσμό και το άλλο αντι-δεσμικό στη φύση. (Τουποδηλώνει ότι ένα τροχιακό είναι αντι-δεσμικό.)
- Όταν δεν υπάρχει καθαρή αλληλεπίδραση. τα αρχικά ατομικά και μοριακά τροχιακά δεν επηρεάζονται και είναι μη δεσμευτικά στη φύση τους όσον αφορά την αλληλεπίδραση μετάλλου-συνδέτη.
- Τα δεσμευτικά και αντι-δεσμικά τροχιακά έχουν χαρακτήρα σίγμα (σ) ή πι (π), ανάλογα με τον προσανατολισμό του μετάλλου και του συνδέτη.
Περιορισμοί:
Θεωρία Κρυσταλλικού Πεδίου: Η Θεωρία Κρυσταλλικού Πεδίου έχει αρκετούς περιορισμούς. Λαμβάνει υπόψη μόνο τα d-τροχιακά του κεντρικού ατόμου. τα τροχιακά s και p δεν λαμβάνονται υπόψη. Επιπλέον, αυτή η θεωρία αποτυγχάνει να εξηγήσει τους λόγους για τη μεγάλη διάσπαση και τη μικρή διάσπαση ορισμένων προσδεμάτων.
Θεωρία πεδίου προσδέματος: Η θεωρία πεδίου προσδέματος δεν έχει τέτοιους περιορισμούς όπως στη θεωρία κρυσταλλικού πεδίου. Μπορεί να θεωρηθεί ως η εκτεταμένη έκδοση της θεωρίας του κρυσταλλικού πεδίου.
Εφαρμογές:
Θεωρία Κρυσταλλικού Πεδίου: Η Θεωρία Πεδίου Κρυστάλλου παρέχει πολύτιμες γνώσεις για την ηλεκτρονική δομή των μετάλλων μετάπτωσης σε κρυσταλλικά πλέγματα, Η θεωρία κρυσταλλικού πεδίου εξηγεί το σπάσιμο του εκφυλισμού των τροχιακών σε σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης λόγω της παρουσίας προσδεμάτων. Περιγράφει επίσης την αντοχή των δεσμών μετάλλου-συνδέτη. Η ενέργεια του συστήματος μεταβάλλεται με βάση την ισχύ των δεσμών μετάλλου-προσδέματος, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή στις μαγνητικές ιδιότητες καθώς και στο χρώμα.
Θεωρία πεδίου προσδέματος: Αυτή η θεωρία ασχολείται με την προέλευση και τις συνέπειες των αλληλεπιδράσεων μετάλλου-προσδέματος για την αποσαφήνιση των μαγνητικών, οπτικών και χημικών ιδιοτήτων αυτών των ενώσεων.
