Kristal alan teorisi, bu teorinin oktahedral komplekslerde uygulanmasına benzer bir şekilde dört yüzlü ve kare düzlemsel geçiş metal komplekslerini modellemek için kullanılabilir. Örneğin, dört yüzlü tetrakloronikelat iyonunu modellemek için, her bir klorür ligandının yerini bir negatif nokta yükü alır ve bu da bir tetrahedral kristal alanı ile sonuçlanır. Bu alanın etkisinden dolayı, dxy, dyz ve dxz orbitalleri, enerji açısından dx² y² ve dz² orbitallerinden daha yüksektir.

Bu, tetrahedral kristal alanı ile dxy, dyz ve dxz orbitalleri arasındaki daha güçlü etkileşime atfedilir. Daha yüksek enerjili orbitaller t₂ simetrisine sahiptir ve t₂ seti olarak anılırken, düşük enerjili orbitaller e simetrisine sahiptir ve e setini içerir. Oktahedral komplekslerdeki d orbitallerinin bölünmesine kıyasla, tetrahedral komplekslerdeki orbitallerin göreceli enerjileri tersine çevrilir ve kristal alan bölme enerjisi veya Δtet daha düşüktür.

Tetrasiyanonikelat iyonu gibi kare düzlemsel komplekslerde, tüm ligandlar xy düzleminde bulunur. Burada, siyanür ligandlarının negatif nokta yükleriyle değiştirilmesiyle kare düzlemsel bir kristal alan elde edilir. Bu alanın etkisi altında, metal iyonunun d orbitalleri dört farklı enerji seviyesine ayrılır.

Burada, dx² y² orbitali en yüksek enerjili orbitaldir ve lobları doğrudan ligand yüklerine dönüktür. Dxy orbital, ligand yükleriyle aynı düzlemde yatan loblarla bir sonraki enerji içindedir. Dz² orbitalinin enerjisi daha düşüktür ve xy düzlemindeki dz² orbitali ile kristal alan arasındaki küçük bir örtüşmeye atfedilir.

Orbitallerin en düşük enerji kümesi olan dxz ve dyz, kristal alanla nispeten minimum etkileşime sahiptir. Kare düzlemsel komplekslerde enerji ayıran kristal alan veya Δsp, en yüksek enerjili orbital, dx² y² ve en düşük enerjili orbitaller, dyz ve dxz arasındaki enerji farkı olarak tanımlanır. Tüm kompleksler için aynı metal iyonu ve ligand molekülleri varsayıldığında, Δtet, Δsp ve Δoct oranı 0, 44:1, 7:1'dir.

Tetrahedral Kompleksler

Kristal alan teorisi (CFT), oktahedral dışındaki geometrilerdeki moleküller için geçerlidir. Oktahedral komplekslerde, d_x_²_−y_² ve d_z_² orbitallerinin lobları doğrudan ligandlara işaret eder. Tetrahedral kompleksler için, d orbitalleri yerinde kalır, ancak eksenler arasında sadece dört ligand bulunur. Orbitallerin hiçbiri doğrudan tetrahedral ligandlara işaret etmez. Bununla birlikte, d_x_²−y² ve d_z_² orbitalleri (Kartezyen eksenler boyunca) d_xy, d_xz ve d_yz orbitallerinden daha az ligandlarla örtüşür. Oktahedral duruma benzer şekilde, bir tetrahedral kristal alanındaki d orbitalleri için enerji diyagramı, Şekil 1'de gösterildiği gibi tahmin edilebilir. Karışıklığı önlemek için, oktahedral e_g seti bir tetrahedral e seti haline gelir ve oktahedral t_2g seti bir t₂ seti haline gelir.

Şekil 1. Metal iyonunun d orbitallerinin oktahedral ve tetrahedral kristal alanları altında bölünmesi. Oktahedral kristal alanına kıyasla, tetrahedral kristal alanındaki bölme deseni ters çevrilmiştir. Oktahedral kompleksin kristal alan bölme enerjisi Δ_oct, tetrahedral kompleksin kristal alan bölme enerjisinden Δ_tet daha büyüktür.

CFT elektrostatik itmeye dayandığından, ligandlara daha yakın olan orbitaller dengesizleştirilecek ve diğer orbital kümesine göre enerjide yükselecektir. Bölünme, oktahedral komplekslerden daha azdır, çünkü örtüşme daha azdır, bu nedenle kristal alan bölme enerjisi Δ_tet, genellikle küçüktür.

Kare Düzlemsel Kompleksler

Diğer yaygın geometri kare düzlemseldir. Bir kare düzlemsel geometriyi, bir çift çıkarılmış trans ligand içeren bir oktahedral yapı olarak düşünmek mümkündür. Çıkarılan ligandların z ekseni üzerinde olduğu varsayılmaktadır. Bu, z eksenindeki veya yakınındaki orbitallerin daha kararlı hale gelmesi ve x- veya y eksenlerindeki veya yakınındaki orbitallerin daha az kararlı hale gelmesi nedeniyle d orbitallerinin dağılımını değiştirir. Bu, oktahedral t_2g ve e_g kümelerinin bölünmesine neden olur ve daha karmaşık bir bölme deseni verir (Şekil 2).

Şekil 2. t_2g kümesinin ve e_g kümesinin kare düzlemsel bir kristal alanda bölünmesi. Kare düzlemsel komplekslerin veya Δ_sp'nin kristal alan bölme enerjisi Δ_oct'den daha büyüktür.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 19.3:Spectroscopic and Magnetic Properties of Coordination Compounds.

Etiketler

Crystal Field Theory Tetrahedral Complexes Square Planar Complexes Octahedral Complexes Tetrachloronickelate II Ion Crystal Field Splitting Energy T2 Symmetry E Symmetry Square Planar Crystal Field Tetracyanonickelate II Ion

Bölümden undefined:

Now Playing

Kristal Alan Teorisi - Tetrahedral ve Kare Düzlemsel Kompleksler

İlgili Videolar

40.3K Görüntüleme Sayısı