stringtranslate.com

Спектрохимическая серия

Спектрохимический ряд — это список лигандов, упорядоченных по «силе» лиганда, и список ионов металлов на основе степени окисления , группы и элемента. Для иона металла лиганды изменяют разницу в энергии Δ между d-орбиталями , называемую параметром расщепления лигандного поля в теории поля лиганда или параметром расщепления кристаллического поля в теории кристаллического поля . Параметр расщепления отражается в электронных и магнитных свойствах иона, таких как его спиновое состояние , и оптических свойствах, таких как его цвет и спектр поглощения.

Спектрохимический ряд лигандов

Спектрохимический ряд был впервые предложен в 1938 году на основе результатов спектров поглощения комплексов кобальта. [1]

Ниже приведен частичный спектрохимический ряд лигандов от малых Δ до больших Δ. [2] (Таблицу см. на странице лигандов .)

I − < Br − < S 2− < SCN (S–связанный) < Cl − < NO 3 < N 3 < F − < OH − < C 2 O 4 2− < H 2 O < NCS (N–связанный) < CH 3 CN < py ( пиридин ) < NH 3 < en ( этилендиамин ) < bipy ( 2,2'-бипиридин ) < phen (1,10 - фенантролин ) < NO 2 (N–связанный) < PPh 3 ( трифенилфосфин ) < CN − < CO

Лиганды слабого поля: H 2 O, F , Cl , OH

Лиганды сильного поля: CO, CN , NH 3 , PPh 3

Лиганды, расположенные на левом конце этого спектрохимического ряда, обычно рассматриваются как более слабые лиганды и не могут вызвать принудительное спаривание электронов в пределах 3d-уровня, и, таким образом, образуют внешние орбитальные октаэдрические комплексы, которые являются высокоспиновыми . С другой стороны, лиганды, лежащие на правом конце, являются более сильными лигандами и образуют внутренние орбитальные октаэдрические комплексы после принудительного спаривания электронов в пределах 3d-уровня, и, следовательно, называются низкоспиновыми лигандами.

Однако известно, что «спектрохимический ряд по существу отстает от того, каким он должен быть для разумного предсказания, основанного на предположениях теории кристаллического поля». [3] Это отклонение от теории кристаллического поля подчеркивает слабость предположения теории кристаллического поля о чисто ионных связях между металлом и лигандом.

Порядок спектрохимического ряда можно вывести из понимания того, что лиганды часто классифицируются по их донорным или акцепторным способностям. Некоторые из них, например NH 3 , являются только донорами σ-связей, без орбиталей с подходящей симметрией для π-связывающих взаимодействий. Связывание этих лигандов с металлами относительно просто, для создания относительно слабых взаимодействий используются только σ-связи. Другим примером σ-связывающего лиганда может быть этилендиамин ; однако этилендиамин оказывает более сильное действие, чем аммиак, создавая большее расщепление поля лиганда, Δ.

Лиганды, занявшие p- орбитали, являются потенциальными донорами π. Эти типы лигандов имеют тенденцию отдавать эти электроны металлу вместе с электронами связи σ, демонстрируя более сильные взаимодействия металл-лиганд и эффективное уменьшение Δ. Большинство галогенидных лигандов, а также OH являются основными примерами лигандов-доноров π.

Когда лиганды имеют вакантные π* и d орбитали подходящей энергии, существует возможность обратной связи pi , и лиганды могут быть акцепторами π. Это дополнение к схеме связывания увеличивает Δ. Лиганды, которые делают это очень эффективно, включают CN , CO и многие другие. [4]

Спектрохимический ряд металлов

Ионы металлов также могут быть расположены в порядке увеличения Δ, и этот порядок в значительной степени не зависит от идентичности лиганда. [5]

Mn 2+ < Ni 2+ < Co 2+ < Fe 2+ < V 2+ < Fe 3+ < Cr 3+ < V 3+ < Co 3+

В общем, невозможно сказать, будет ли данный лиганд оказывать сильное или слабое поле на данный ион металла. Однако, когда мы рассматриваем ион металла, наблюдаются следующие две полезные тенденции:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Р. Цучида (1938). «Спектры поглощения координационных соединений. I». Bull. Chem. Soc. Jpn . 13 (5): 388–400. doi : 10.1246/bcsj.13.388 .
  2. ^ "B.2. Спектрохимическая серия". Chemistry LibreTexts . 2016-09-05 . Получено 2023-03-05 .
  3. ^ 7-я страница http://science.marshall.edu/castella/chm448/chap11.pdf
  4. ^ Мисслер, Гэри; Тарр, Дональд (2011). Неорганическая химия (4-е изд.). Prentice Hall. стр. 395–396. ISBN 978-0-13-612866-3.
  5. ^ ab «Спектрохимическая серия – Каждая наука».