20.8
Kristalveldtheorie beschrijft de elektronische structuur van overgangsmetaalcomplexen op basis van elektrostatische interacties tussen overgangsmetaalionen en ligandmoleculen. Het wordt gebruikt om bepaalde eigenschappen van overgangsmetaalcomplexen zoals magnetisme en kleur te verklaren. De elektrostatische interacties tussen de ligandmoleculen en het metaalion in een overgangsmetaalcomplex worden gemodelleerd door de liganden als negatieve puntladingen te benaderen en het netto elektrostatische veld of kristalveld als gevolg van deze ladingen te berekenen.
De elektronische structuur van het overgangsmetaalcomplex kan vervolgens worden beschreven door het effect van het kristalveld op de energieën van de valentie-orbitalen van het overgangsmetaalion te onderzoeken. Bij het modelleren van het octaëdrische complex hexaamminekobalt(III)wordt bijvoorbeeld elke amineligand vervangen door een negatieve puntlading, wat resulteert in een octaëdrisch kristalveld. Onder invloed van dit veld zijn de energieën van de vijf d-orbitalen van het Co(III)ion niet meer hetzelfde.
Hier hebben de orbitalen dx² y² en dz² een hogere energie dan de orbitalen dxy, dyz en dxz. Dit wordt toegeschreven aan de oriëntatie van de d-orbitalen. De lobben van de dx²-y²-en dz²-orbitalen wijzen rechtstreeks naar de liganden, dienovereenkomstig ervaren de elektronen in deze orbitalen een sterkere afstoting van de ligandladingen.
De orbitalen met hogere energie hebben e_g symmetrie en staan bekend als de e_g set orbitalen, terwijl de orbitalen met lagere energie t_2g symmetrie hebben en de t_2g set orbitalen vormen. Het energieverschil tussen de twee sets staat bekend als de splitsingsenergie van het kristalveld, weergegeven door het symbool Δoct. De grootte van Δoct hangt af van de netto elektrostatische interactie tussen het metaalion en de ligandmoleculen.
Sommige liganden zoals carbonyl creëren een sterk kristalveld, wat resulteert in een grote waarde van Δoct. Dergelijke liganden worden liganden met een sterk veld genoemd. Liganden zoals jodide vertonen daarentegen kleine Δoct-waarden en staan bekend als liganden met een zwak veld.
Het vermogen van liganden om stijgende waarden van Δoct te veroorzaken, wordt vermeld in de spectrochemische reeks. Toename van de lading op het metaalion verhoogt ook de netto elektrostatische interactie binnen het complex, wat resulteert in een hogere waarde van Δoct.
Om het waargenomen gedrag van overgangsmetaalcomplexen (zoals kleuren) te verklaren, is een model ontwikkeld dat elektrostatische i…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.