Skillnad mellan stark ligand och svag ligand

Huvudskillnad - stark ligand mot Svag ligand
 

En ligand är en atom, jon eller en molekyl som donerar eller delar två av dess elektroner genom en koordinatkovalent bindning med en central atom eller jon. Begreppet ligander diskuteras under koordineringskemi. Ligander är kemiska arter som är involverade i bildandet av komplex med metalljoner. Därför är de också kända som komplexbildande medel. Ligander kan vara monodentat, bidentat, tridentat, etc. baserat på dentandens dentitet. Denticitet är antalet donatorgrupper närvarande i en ligand. Monodentat innebär att ligand bara har en givargrupp. Bidentate betyder att det har två givargrupper per en ligandmolekyl. Det finns två huvudtyper ligander kategoriserade baserat på kristallfältteori; starka ligander (eller starka fältligander) och svaga ligander (eller svaga fältligander). De nyckelskillnad mellan starka ligander och svaga ligander är det splittringen av orbitaler efter bindning till en stark fältligand orsakar en högre skillnad mellan de högre och lägre energinivå-orbitalerna medan splittringen av orbitaler efter bindning till en svag fältligand medför en lägre skillnad mellan de högre och lägre energinivåns orbitaler.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är Crystal Field teori
3. Vad är stark ligand
4. Vad är svag ligand
5. Jämförelse vid sida vid sida - stark ligand vs svag ligand i tabellform
6. Sammanfattning

Vad är Crystal Field Theory?

Kristallfältteori kan beskrivas som en modell som är utformad för att förklara brytningen av degenerater (elektronskalar med lika energi) av elektronorbitaler (vanligtvis d eller f-orbitaler) på grund av det statiska elektriska fältet som produceras av en omgivande anjon eller anjoner (eller ligander). Denna teori används ofta för att visa uppförandet av övergångsmetalljoner-komplex. Denna teori kan förklara de magnetiska egenskaperna, koordineringskomplexens färger, hydratationsenthalpier, etc.

Teori:

Samspelet mellan metalljonen och liganderna är ett resultat av attraktionen mellan metalljonen med en positiv laddning och den negativa laddningen av ligandens icke-parade elektroner. Denna teori bygger huvudsakligen på de förändringar som förekommer i fem degenererade elektronorbitaler (en metallatom har fem d orbitaler). När en ligand kommer nära metalljonen, är de oparmade elektronerna närmare några d-orbital än för andra d-orbitaler av metalljonen. Detta orsakar förlust av degeneritet. Även elektronerna i d-orbitalerna stöter på ligandens elektroner (eftersom båda är negativa laddade). Därför har orbitalerna som är närmare liganden hög energi än för andra d-orbital. Detta resulterar i splittring av d orbitaler i hög energidekorbitaler och låg energi d orbitaler, baserat på energin.

Några faktorer som påverkar denna splittring är; naturen av metalljonen, oxidationstillståndet för metalljon, arrangemanget av ligander runt den centrala metalljonen och typen av ligander. Efter splittringen av dessa d-orbitaler baserad på energi är skillnaden mellan hög- och lågenergi-d-orbitalerna känd som en kristallfältuppdelningsparameter (A_oktober för oktaedekomplex).

Figur 01: Splitting Pattern i Octahedral Komplex

Splitting mönster: Eftersom det finns fem d orbitaler uppstår splittringen i ett förhållande av 2: 3. I oktaedekomplex finns två orbitaler i hög energinivån (gemensamt känd som "t.ex'), och tre orbitaler ligger på den lägre energinivån (gemensamt känd som T2G). I tetrahedrala komplex uppstår motsatsen; tre orbitaler är i högre energinivå och två i lägre energinivå.

Vad är stark ligand?

En stark ligand eller en stark fältligand är en ligand som kan leda till en högre kristallfältuppdelning. Detta betyder att bindningen av en stark fältligand orsakar en högre skillnad mellan de högre och lägre energinivåbitbitalerna. Exempel innefattar CN^- (cyanidligander), NO₂^- (nitroligand) och CO (karbonylligander).

Figur 02: Lågspinsplitting

Vid bildandet av komplex med dessa ligander är i första hand de lägre energibytorna (t2g) fullständigt fyllda med elektroner innan de fylls på någon annan hög energinivå-orbital (t ex). De komplex som bildas på detta sätt kallas "lågspinnkomplex".

Vad är svag ligand?

En svag ligand eller en svag fältligand är en ligand som kan resultera i en lägre kristallfältuppdelning. Detta innebär att bindningen av en svag fältligand orsakar en lägre skillnad mellan de högre och lägre energinivåbitbitalerna.

Figur 3: High Spin Splitting

I det här fallet, eftersom den låga skillnaden mellan de två orbitalnivåerna orsakar repulsioner mellan elektroner i dessa energinivåer, kan de högre energiomgångarna lätt fyllas med elektroner jämfört med det i lågenergibytor. Komplexen som bildas med dessa ligander kallas "höga spin-komplex". Exempel på svaga fältligander innefattar I^- (jodidligand), Br^- (bromidligand), etc.

Vad är skillnaden mellan stark ligand och svag ligand?

Stark ligand vs svag ligand
En stark ligand eller en stark fältligand är en ligand som kan leda till en högre kristallfältuppdelning.	En svag ligand eller en svag fältligand är en ligand som kan resultera i en lägre kristallfältuppdelning.
Teori
Uppdelningen efter bindning av en stark fältligand medför en högre skillnad mellan de högre och lägre energinivåbitbitalerna.	Uppdelningen av orbitaler efter bindning av en svag fältligand orsakar en lägre skillnad mellan de högre och lägre energinivåbitbitalerna.
Kategori
Komplexen som bildas med starka fältligander kallas "lågspinnkomplex".	Komplexen som bildas med svaga fältligander kallas "högspinnkomplex".

Sammanfattning - Stark ligand mot Svag ligand

Starka ligander och svaga ligander är anjoner eller molekyler som orsakar splittring av d-orbitaler av en metalljon i två energinivåer. Skillnaden mellan starka ligander och svaga ligander är att splittringen efter bindning av en stark fältligand orsakar en högre skillnad mellan de högre och lägre energinivå-orbitalerna medan splittringen av orbitaler efter bindning av en svag fältligand orsakar en lägre skillnad mellan det högre och lägre energinivå orbitaler.

Referens:

1.Helmenstine, Anne Marie, D. "Ligand Definition." ThoughtCo, 11 februari, 2017. Tillgänglig här  
2. "Ligander". Kemi LibreTexts, Libretexts, 19 Jan 2018. Tillgänglig här  
3. Editors of Encyclopædia Britannica. "Ligand". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, ink., 12 aug 2010. Tillgänglig här 

Image Courtesy:

1.Octahedral kristallfält splitting'By English Wikipedia användare YanA, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia  
2.'CFT-Low Spin Split Diagram-Vector'By Offnfopt, (Public Domain) via Commons Wikimedia  
3.'CFT-High Spin Split Diagram-Vector'By Offnfopt, referensbild skapad av YanA - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia