Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Inorganic Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Teoría Orbital molecular (mes)

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Teoría orbital molecular es un modelo flexible para describir el comportamiento del electrón en los principales complejos del grupo y metales de transición.

Enlaces químicos y comportamiento electrónico pueden ser representados con varios tipos de modelos. Mientras que los modelos simples, como las estructuras de puntos de Lewis y la teoría VSEPR, proporcionan un buen punto de partida para la comprensión de la reactividad molecular, implican amplios supuestos sobre comportamiento electrónico que no siempre son aplicables.

Teoría de MO los modelos de la geometría y la relativa energías de orbitales en un átomo dado. Así, esta teoría es compatible con las moléculas diatómicas simples y complejos de metales de transición grande.

Este video discutir los principios de la teoría MO, ilustran el procedimiento de síntesis y determinar la geometría de dos complejos de metales de transición y presentar algunas aplicaciones de la teoría de la MO en química.

En teoría del mes, dos orbitales atómicos con simetría y energías similares pueden convertirse en un orbital molecular de menor energía de la vinculación y un orbital molecular de mayor energía antibonding . El número de orbitales moleculares en un diagrama debe ser igual al número de orbitales atómicos.

La diferencia de energía entre orbitales atómicos y la resultante de la vinculación y orbitarios antibonding se aproxima desde simples diagramas del traslapo orbital. Las interacciones frontales son generalmente más fuertes que el lado en superposición.

Diagramas de MO utilizan la teoría de grupos complejos de metales de transición de modelo. Orbitales atómicos ligando están representadas por combinaciones lineares simetría-adaptados, o SALC corto, que puede interactuar con el metal orbitales atómicos.

SALCs son generados por determinar el grupo de punto de la molécula, creando una representación reducible del ligand orbitales atómicos y encontrando las representaciones irreducibles correspondientes a las simetrías orbitales.

MOs se forman entre SALCs y orbitales atómicos con simetría a juego. Orbitales atómicos que no coinciden con las simetrías SALC convierten nonbonding orbitarios en la misma energía que los orbitales atómicos de partida.

Cuando el diagrama de MO se llena con electrones, los orbitales de frontera son generalmente aquellos con carácter orbital d . Estos orbitarios pueden considerarse por separado como días diagramas de separación orbitales, y siempre se popularán con el número de electrones d en el centro de metal.

Ahora que usted entiende los principios de la teoría de la MO, vamos a ir a través de un procedimiento para sintetizar dos complejos metálicos y predecir sus geometrías usando teoría de MO.

Para comenzar el procedimiento, cierre la ventilación de la línea de Schlenk y abrir el sistema a gas de2 N y vacío. Una vez alcanzado el vacío dinámico, enfriar la trampa de vacío con una mezcla de hielo seco y acetona.

A continuación, colocar 550 mg de la dppf y 40 mL de isopropanol en un matraz de fondo redondo de 250 mL cuello tres con una barra de agitación. Fijar firmemente el frasco en la campana con la línea de Schlenk en una placa. Ajuste el cuello de centro del matraz con un condensador de reflujo y un adaptador de vacío. Ajuste los cuellos restantes con un tapón de cristal y una membrana de goma.

Bajo agitación, desgasificar la solución por los burbujeantes N2 gas a través de la solución durante 15 minutos. Deje el adaptador de vacío abierta como un respiradero.

Una vez que la solución ha sido desgasificada, abrir una nueva línea de nitrógeno y conéctelo al adaptador de vacío. Baje el matraz en el baño de agua. Conecte una manguera de agua al condensador, encender el motor de agitación y comienza a calentar el baño a 90 ° C agitando la solución.

Mientras se calienta la solución dppf, coloque 237 mg de NiCl2•6H2O y 4 mL de una mezcla 2:1 de grado reactivo isopropanol y metanol en un matraz de fondo redondo de 25 mL.

Someter a ultrasonidos la mezcla hasta que la sal de Ni ha disuelto totalmente. Luego, tapar el matraz con una membrana de goma y fijar firmemente el frasco en la campana.

Desgasificar la solución Ni por los burbujeantes N2 gas a través de la solución durante 5 minutos. A continuación, utilice a transferencia de cánula para agregar el precursor Ni a la solución de la dppf.

La mezcla de reflujo durante 2 horas a 90 ° C en gas de N2 . A continuación, enfriar la mezcla de reacción en un baño de hielo.

Recoger el precipitado verde resultante en un medio tipo frita por filtración de vacío. Lavar el precipitado con 10 mL de isopropanol frío, seguido de 10 mL de hexanes frío.

Permita que el producto seque en un frasco y adquirir un espectro de 1H NMR en CDCl3.

Para comenzar el procedimiento, preparar la línea de Schlenk y trampa de vacío como se describió anteriormente. Con una 125 mL redondo matraz de fondo, degas 20 mL de tolueno por los burbujeantes N2 gas a través del disolvente. Luego, coloque 550 mg de la dppf y 383 mgPd(PhCN) 2del Cl2 en un matraz Schlenk de 200 mL.

Equipar el matraz con una barra de agitación y un tapón de cristal. Evacuar y purgar el sistema tres veces con N2. Manteniendo la N2 en, vuelva a colocar el tapón de cristal con una membrana de goma.

Utilice a transferencia de cánula para agregar tolueno desgasificada a los reactantes. Revuelva la mezcla de reacción a temperatura ambiente durante 12 horas.

Recoger el precipitado resultante de la naranja en una frita por filtración de vacío. Lavar el precipitado con 10 mL de tolueno frío, seguido de 10 mL de hexanes frío.

Permita que el producto se seque al aire en condiciones ambientales. Adquirir un espectro de 1H NMR del producto en CDCl3.

El espectro de 1H NMR de lo complejo Ni muestra un pico a 21 ppm, seguido de dos picos por debajo de 0 ppm, lo que sugiere que es una especie paramagnética. Lo complejos de Pd no muestra los dichos picos. Dado que los complejos son ambos d8, los diferentes Estados electrónicos probablemente el resultado de distintas geometrías en el centro de metal.

Complejos de cuatro coordenadas se aproximan con cualquier orbital tetraédrica o cuadrada plana d partir de patrones. Cuando ocho electrones se colocan en los diagramas de coordenadas de cuatro, la configuración tetraédrica tiene dos electrones no apareados, mientras que la configuración planar cuadrado tiene ningunos electrones no apareados. Esto indica que el complejo de paladio es cuadrado planar.

Para determinar el número de electrones no apareados en el Ni complejo, preparar la muestra de método de un Evans con 10 a 15 mg del producto en un 50: 1 por la mezcla de volumen de cloroformo deuterado y trifluorotoluene.

Coloque un tubo capilar de 50: 1 deuterados cloroformo y trifluorotoluene en el tubo NMR. Adquirir un espectro de RMN F 19y calcular el momento magnético del cambio en la cambio química de trifluorotoluene.

El momento magnético observado es cercano al valor reportado de 3.39 μB. Como una contribución orbital está predicha en d8 complejos tetraédricos, el momento magnético observado se espera que sea mayor que el valor sólo de vuelta. El valor observado es así coherente con los dos electrones no apareados en un complejo tetraédrico.

Teoría de MO se utiliza ampliamente en química inorgánica. Echemos un vistazo a algunos ejemplos.

Química computacional aplica modelado estadístico para predecir las propiedades y reactividad de moléculas. Semiempíricos y ab initio métodos computacionales tanto incorporan teoría MO en sus cálculos a los diferentes grados. La salida es a menudo en forma de energías orbitales y modelos 3D de cada orbital molecular.

Teoría del campo ligando es un modelo molecular más detallado que combina la teoría del campo cristalino y teoría de MO para refinar el orbital d partir diagrama, junto con otros aspectos de los modelos.

En teoría del campo cristalino, degeneración en un centro de metal es afectada en diferentes grados por los ligandos y las propiedades del centro metálico. La estabilidad del complejo se calcula con la energía de estabilización de campo cristalino, que compara los efectos estabilizadores y desestabilizadores de electrones pueblan orbitales de menor y mayor energía.

Teoría del campo ligando puede proporcionar una visión más orbital partir por examinar la naturaleza de la superposición de orbital entre los centros metálicos y ligandos. La simetría del traslapo orbital se considera junto con la estabilización y desestabilización de efectos de las poblaciones orbitales. Se utiliza para predecir Estados de spin, la fuerza de las interacciones metal-ligando y otras propiedades moleculares importantes.

Sólo ha visto introducción de Zeus a la teoría de MO. Ahora debe entender los principios subyacentes de la teoría de la MO, el procedimiento para determinar la geometría de un complejo de d-orbital partir de diagramas y algunos ejemplos de cómo se aplica la teoría de la MO en química. ¡Gracias por ver!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter