Різниця між сильним лігандом і слабким лігандом

Ключова різниця - сильний ліганд проти Слабкий ліганд
 

Ліганд - це атом, іон або молекула, яка дарує або ділить два його електрони через координатний ковалентний зв’язок з центральним атомом або іоном. Концепція лігандів обговорюється в координаційній хімії. Ліганди - хімічні види, які беруть участь у формуванні комплексів з іонами металів. Отже, вони також відомі як комплексоутворювачі. Лігандами можуть бути монодентатні, бідентатні, тридентатні тощо, виходячи з зубної здатності ліганду. Дентичність - кількість груп донорів, присутніх у ліганді. Монодетат означає, що ліганд має лише одну групу донорів. Bidentate означає, що він має дві групи донорів на одну молекулу ліганду. Існує два основних типи лігандів, класифікованих на основі теорії кристалічного поля; сильні ліганди (або сильні польові ліганди) і слабкі ліганди (або слабкі польові ліганди). The ключова різниця між сильними лігандами і слабкими лігандами є те, що розщеплення орбіталей після зв'язування з сильним польовим лігандом спричиняє більшу різницю між орбіталями вищого та нижчого рівня енергії, тоді як розщеплення орбіталей після зв'язування зі слабким полевим лігандом викликає меншу різницю між орбіталями вищого та нижчого рівня енергії.

ЗМІСТ

1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке теорія кришталевого поля
3. Що таке сильний ліганд
4. Що таке слабкий ліганд
5. Поплечне порівняння - Сильний ліганд проти слабкого ліганда у табличній формі
6. Підсумок

Що таке теорія кришталевого поля?

Теорія поля кристалів може бути описана як модель, яка призначена для пояснення розриву вироджень (електронних оболонок рівної енергії) електронних орбіталей (зазвичай d або f орбіталей) за рахунок статичного електричного поля, що утворюється навколишнім аніоном або аніонами (або ліганди). Ця теорія часто використовується для демонстрації поведінки комплексів іонів перехідних металів. Ця теорія може пояснити магнітні властивості, кольори координаційних комплексів, гідратаційні ентальпії тощо.

Теорія:

Взаємодія між іоном металу і лігандами є результатом притягання між іоном металу з позитивним зарядом і негативним зарядом непарних електронів ліганду. Ця теорія в основному ґрунтується на змінах, що відбуваються на п'яти вироджених орбіталях електронів (атом металу має п'ять d орбіталей). Коли ліганд наближається до іона металу, неспарені електрони ближче до деяких d-орбіталей, ніж інші d-орбіталі іона металу. Це спричиняє втрату виродження. А також, електрони на d-орбіталях відштовхують електрони ліганду (тому що обидва негативно заряджені). Отже, d-орбіталі, які ближче до ліганду, мають більшу енергію, ніж у інших d-орбіталей. Це призводить до розщеплення d орбіталей на великі енергії d орбіталей і низьких енергій d орбіталей на основі енергії.

Деякі фактори, що впливають на це розщеплення: природа іона металу, стан окислення іона металу, розташування лігандів навколо центрального іона металу та природа лігандів. Після розщеплення цих d орбіталей на основі енергії різниця між орбіталями d високої та низької енергії відома як параметр розщеплення кристалічного поля (∆_окт для октаедричних комплексів).

Малюнок 01: Візерунок розщеплення в октаедричних комплексах

Шаблон розщеплення: Оскільки існує п'ять d орбіталей, розщеплення відбувається у співвідношенні 2: 3. В октаедричних комплексах дві орбіталі знаходяться на високому енергетичному рівні (спільно відомий як "напр'), а три орбіталі знаходяться на нижчому енергетичному рівні (спільно відомому як t2g). У тетраедричних комплексах відбувається навпаки; три орбіталі знаходяться у вищому енергетичному рівні та дві - у нижчому.

Що таке сильний ліганд?

Сильний ліганд або сильний польовий ліганд - це ліганд, який може призвести до більшого розщеплення кристалічного поля. Це означає, що зв'язування сильного польового ліганду викликає більш високу різницю між орбіталями вищого та нижчого рівня енергії. Приклади включають CN^- (ціанідні ліганди), НІ₂^- (нітроліганди) і CO (карбонільні ліганди).

Малюнок 02: Низький спінінг розщеплення

При утворенні комплексів з цими лігандами спочатку орбіталі нижчої енергії (t2g) повністю заповнюються електронами перед заповненням до будь-яких інших орбіталей високого рівня енергії (наприклад). Комплекси, утворені таким чином, називаються "низько спіновими комплексами".

Що таке слабкий ліганд?

Слабкий ліганд або слабкий польовий ліганд - це ліганд, який може призвести до розщеплення нижнього кристалічного поля. Це означає, що зв'язування слабкого польового ліганду викликає меншу різницю між орбіталями вищого та нижчого рівня енергії.

Малюнок 3: Високий розкол спина

У цьому випадку, оскільки низька різниця між двома орбітальними рівнями викликає відштовхування між електронами в цих енергетичних рівнях, вищі енергетичні орбіталі можуть бути легко заповнені електронами порівняно з орбіталями з низькою енергією. Комплекси, утворені цими лігандами, називаються "комплексами з високим спіном". Приклади слабких польових лігандів включають I^- (йодидний ліганд), Br^- (бромідний ліганд) тощо.

Яка різниця між сильним лігандом і слабким лігандом?

Сильний Ліганд проти слабкого Ліганда
Сильний ліганд або сильний польовий ліганд - це ліганд, який може призвести до більшого розщеплення кристалічного поля.	Слабкий ліганд або слабкий польовий ліганд - це ліганд, який може призвести до розщеплення нижнього кристалічного поля.
Теорія
Розщеплення після зв'язування сильного польового ліганду викликає більшу різницю між орбіталями вищого та нижчого рівня енергії.	Розщеплення орбіталей після зв'язування слабкого польового ліганду призводить до меншої різниці між орбіталями вищого та нижчого рівня енергії.
Категорія
Комплекси, утворені сильними польовими лігандами, називаються "низько спіновими комплексами".	Комплекси, утворені слабкими польовими лігандами, називаються "комплексами з високим спіном".

Підсумок - Сильний ліганд проти Слабкий ліганд

Сильні ліганди і слабкі ліганди - це аніони або молекули, які викликають розщеплення d орбіталей іона металу на два енергетичні рівні. Різниця між сильними лігандами і слабкими лігандами полягає в тому, що розщеплення після зв'язування сильного польового ліганду викликає більшу різницю між орбіталями вищого і нижчого рівня енергії, тоді як розщеплення орбіталей після зв'язування слабкого польового ліганду викликає меншу різницю між вищими і нижчими орбіталі рівня енергії.

Довідка:

1. Гельменстін, Енн Марі, Д. «Визначення ліганда». ThoughtCo, 11 лютого 2017. Доступно тут
2. "Лігандами". Хімія LibreTexts, Libretexts, 19 січня 2018. Доступно тут
3. Редактори Encyclopædia Britannica. "Ліганд". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 12 серпня 2010 р. Доступний тут 

Надано зображення:

1. 'Октаедричне розщеплення кришталевого поля' від користувача англійської Вікіпедії YanA, (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons  
2.'CFT-Low Spin Diagram-Vector-Diagram-Vector 'від Offnfopt, (Public Domain) через Commons Wikimedia  
3.'CFT-High Spin Splitting Diagram-Vector'B Offnfopt, опорне зображення, створене YanA - Власна робота (Public Domain) через Commons Wikimedia