20.8
Теория кристаллического поля описывает электронную структуру комплексов переходных металлов на основе электростатических взаимодействий между ионами переходных металлов и молекулами лигандов. Его использовали для объяснения некоторых свойств комплексов переходных металлов, таких как магнетизм и цвет. Электростатические взаимодействия между молекулами лиганда и ионом металла в комплексе переходного металла моделируются путем аппроксимации лигандов как отрицательных точечных зарядов и вычисления суммарного электростатического или кристаллического поля, обусловленного этими зарядами.
Электронная структура комплекса переходного металла может быть затем описана путем изучения влияния кристаллического поля на энергии валентных орбиталей иона переходного металла. Например, при моделировании октаэдрического комплекса гексаамминкобальта(III)каждый аминолиганд заменяется отрицательным точечным зарядом, что приводит к образованию октаэдрического кристаллического поля. Под действием этого поля энергии пяти d-орбиталей иона Co(III)перестают быть одинаковыми.
Здесь орбитали dx²-y² и dz² имеют более высокую энергию, чем орбитали dxy, dyz и dxz. Это связано с ориентацией d-орбиталей. Лепестки орбиталей dx²-y² и dz² указывают прямо на лиганды.
Соответственно, электроны на этих орбиталях испытывают более сильное отталкивание от зарядов лиганда. Орбитали с более высокой энергией имеют симметрию e_g и известны как набор орбиталей e_g, в то время как орбитали с более низкой энергией имеют симметрию t_2g и составляют набор орбиталей t_2g. Разница в энергии между двумя наборами известна как энергия расщепления кристаллического поля, представленная символом дельта oct.
Величина дельта oct зависит от суммарного электростатического взаимодействия между ионом металла и молекулами лиганда. Некоторые лиганды, например, карбонил, создают сильное кристаллическое поле, что приводит к большому значению дельта oct. Такие лиганды называются лигандами сильного поля.
Напротив, такие лиганды как йодид демонстрируют небольшие значения дельта oct и известны как лиганды слабого поля. Способность лигандов вызывать увеличение значений дельта oct указана в спектрохимическом ряду. Увеличение заряда иона металла также увеличивает суммарное электростатическое взаимодействие внутри комплекса, что приводит к более высокому значению дельта oct.
Для объяснения наблюдаемого поведения комплексов переходных металлов (таких как цвета) разработана модель, включающая эле…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.