Erinevus tugeva ligandi ja nõrga ligandi vahel

Peamine erinevus - tugev ligand vs. Nõrk ligand
 

Ligand on aatom, ioon või molekul, mis annetab või jagab kaks oma elektroni koordinaatse kovalentse sideme kaudu tsentraalse aatomi või iooniga. Ligandite kontseptsiooni arutatakse koordinatsioonikeemia all. Ligandid on keemilised liigid, mis osalevad metalliioonidega komplekside moodustamisel. Seetõttu on neid tuntud ka kui kompleksi moodustavaid aineid. Ligandid võivad olla ligandi hambumusest lähtudes monodentaadid, bidentaadid, tridentaadid jne. Denticity on ligandis esinevate doonorrühmade arv. Monodentaat tähendab, et ligandil on ainult üks doonorühm. Bidentaat tähendab, et sellel on kaks doonorühma ühe ligandi molekuli kohta. Kristallivälja teooria põhjal liigitatakse kahte peamist tüüpi ligandit; tugevad ligandid (või tugeva väljaga ligandid) ja nõrgad ligandid (või nõrga väljaga ligandid). võtme erinevus tugevate ja nõrkade ligandide vahel on see orbitaalide lõhenemine pärast tugeva väljaliigandiga seondumist põhjustab suurema erinevuse kõrgema ja madalama energiatasemega orbitaalide vahel, samas kui orbitaalide lõhenemine pärast nõrga väljaga ligandiga sidumist põhjustab väiksema erinevuse kõrgema ja madalama energiataseme orbitaalide vahel.

SISU

1. Ülevaade ja peamised erinevused
2. Mis on kristallivälja teooria
3. Mis on tugev ligand
4. Mis on nõrk ligand
5. Kõrvuti võrdlus - tugev ligand vs nõrk ligand tabelina
6. Kokkuvõte

Mis on kristallivälja teooria?

Kristallivälja teooriat võib kirjeldada kui mudelit, mille eesmärk on selgitada elektronide orbitaalide (tavaliselt d või f orbitaalide) degeneratsioonide (võrdse energiaga elektronkestad) purunemist ümbritseva aniooni või anioonide (või anioonide (või ligandid). Seda teooriat kasutatakse sageli siirdemetallide ioonkomplekside käitumise demonstreerimiseks. Selle teooria abil saab selgitada magnetilisi omadusi, koordinatsioonikomplekside värve, hüdratsiooni entalpiaid jne.

Teooria:

Metalliiooni ja ligandide vastastikmõju tuleneb metalliiooni positiivse laengu ja ligandi paarimata elektronide negatiivse laengu vahelise atraktiivsuse tulemusest. See teooria põhineb peamiselt muutustel, mis toimuvad viiel degenereerunud elektronide orbitaalil (metalli aatomil on viis d orbitaali). Kui ligand jõuab metalliioonile lähedale, on paarimata elektronid mõne d-orbitaaliga lähemal kui metalli-ioonide muud d-orbitaalid. See põhjustab degeneratsiooni kadu. Ja ka, d-orbitaalides olevad elektronid tõrjuvad ligandi elektronid (sest mõlemad on negatiivselt laetud). Seega on ligandile lähemal asuvatel d orbitaalidel kõrge energia kui teistel d orbitaalidel. Selle tulemuseks on d-orbitaalide jagamine energia põhjal d suure energiatarbega d orbitaalideks ja madala energiaga d orbitaalideks.

Mõned seda jaotust mõjutavad tegurid on; metalliiooni olemus, metalliiooni oksüdatsiooni olek, ligandide paigutus tsentraalse metalliiooni ümber ja ligandite olemus. Pärast nende d orbitaalide energia järgi jaotamist jagatakse kõrge ja madala energiaga orbitaalide erinevust kristallivälja jagamisparameetriks (∆_okt oktaedrikomplekside jaoks).

Joonis 01: Oktaedrikomplekside poolitusmuster

Poolitusmuster: Kuna orbitaale on viis d, toimub jagamine suhtega 2: 3. Oktaedrilistes kompleksides on kaks orbitaali kõrge energiasisaldusega (koos tuntud kui 'nt') ja kolm orbitaali on madalamal energiatasemel (ühiselt tuntud kui t2g). Tetraeedrilistes kompleksides toimub vastupidine; kolm orbitaali asuvad kõrgemal energiatasemel ja kaks madalamal.

Mis on tugev ligand?

Tugev ligand või tugeva väljaga ligand on ligand, mille tulemuseks võib olla kristallivälja suurem lõhenemine. See tähendab, et tugeva väljaliigandi sidumine põhjustab suurema erinevuse kõrgema ja madalama energiataseme orbitaalide vahel. Näited hõlmavad CN-i^- (tsüaniidi ligandid), EI₂^- (nitro ligand) ja CO (karbonüül ligandid).

Joonis 02: madala keerutusega poolitus

Nende liganditega komplekside moodustamisel täidetakse madalama energiaga orbitaalid (t2g) täielikult elektronidega, enne kui nad täituvad mõne muu energiatasemega (nt). Sel viisil moodustatud komplekse nimetatakse madala keerutusega kompleksideks.

Mis on nõrk ligand?

Nõrk ligand või nõrga väljaga ligand on ligand, mille tulemuseks võib olla väiksema kristallivälja lõhestumine. See tähendab, et nõrga välja ligandi seondumine põhjustab madalama erinevuse kõrgema ja madalama energiatasandi orbitaalide vahel.

Joonis 3: Tippkere jagamine

Kuna sel juhul kahe orbitaaltasandi väike erinevus põhjustab elektronide vahel tõrkeid nendel energiatasanditel, saab kõrgema energia orbitaale hõlpsalt elektronidega täita, võrreldes madala energiaga orbitaalide omadega. Nende liganditega moodustatud komplekse nimetatakse kõrge spinniga kompleksideks. Nõrga välja ligandide näideteks on I^- (jodiidi ligand), Br^- (bromiidi ligand) jne.

Mis vahe on tugeval ligandil ja nõrgal ligandil??

Tugev ligand vs nõrk ligand
Tugev ligand või tugeva väljaga ligand on ligand, mille tulemuseks võib olla kristallivälja suurem lõhenemine.	Nõrk ligand või nõrga väljaga ligand on ligand, mille tulemuseks võib olla väiksema kristallivälja lõhestumine.
Teooria
Jagunemine pärast tugeva väljaliigandi sidumist põhjustab suurema erinevuse kõrgema ja madalama energiatasandi orbitaalide vahel.	Orbitaalide lõhenemine pärast nõrga välja ligandi sidumist põhjustab väiksema erinevuse kõrgema ja madalama energiataseme orbitaalide vahel.
Kategooria
Tugevate väljaliiganditega moodustatud komplekse nimetatakse madala keerutusega kompleksideks.	Nõrkade väljaliiganditega moodustatud komplekse nimetatakse kõrge spinniga kompleksideks.

Kokkuvõte - Tugev ligand vs. Nõrk ligand

Tugevad ligandid ja nõrgad ligandid on anioonid või molekulid, mis põhjustavad metalliiooni d orbitaalide lõhenemise kaheks energiatasandiks. Tugevate ligandide ja nõrkade ligandide erinevus seisneb selles, et lõhestamine pärast tugeva väljaligandi sidumist põhjustab suurema erinevuse kõrgema ja madalama energiatasemega orbitaalide vahel, samas kui orbitaalide lõhenemine pärast nõrga väljaga ligandi sidumist põhjustab väiksemat erinevust kõrgema ja madalama vahel energiataseme orbitaalid.

Viide:

1.Helmenstine, Anne Marie, D. “Ligandi määratlus”. ThoughtCo, 11. veebruar 2017. Saadaval siin
2. “Ligandid”. Keemia LibreTexts, Libretexts, 19. jaanuar 2018. Saadaval siin
3.Encyclopædia Britannica toimetajad. “Ligand.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 12. august 2010. Saadaval siin 

Pilt viisakalt:

1.'Oktaedriline kristallivälja jagamine 'Inglise Vikipeedia kasutaja YanA, (CC BY-SA 3.0) Commonsi Wikimedia kaudu  
2.'CFT-madala keerutusega tükeldamise skeem-vektor 'Offnfopt, (avalikus omanduses), Commonsis Wikimedia  
3.'CFT-kõrge keerutusega tükeldamise diagramm - vektor'By Offnfopt, võrdluspildi lõi YanA - Omad tööd (Public Domain) Commonsi Wikimedia kaudu