Forskellen mellem stærk ligand og svag ligand
Share
Nøgleforskel - Stærk ligand vs Svag Ligand
En ligand er et atom, ion eller et molekyle, der donerer eller deler to af dets elektroner gennem en koordinat-kovalent binding med et centralt atom eller ion. Begrebet ligander diskuteres under koordinationskemi. Ligander er kemiske arter, der er involveret i dannelsen af komplekser med metalioner. Derfor er de også kendt som kompleksdannende midler. Ligander kan være monodentat, bidentat, tridentat osv. Baseret på ligandens tandhed. Tandlæge er antallet af donorgrupper, der er til stede i en ligand. Monodentat betyder, at ligand kun har én donorgruppe. Bidentate betyder, at det har to donorgrupper pr. Ligandmolekyle. Der er to hovedtyper af ligander kategoriseret baseret på krystalfeltteori; stærke ligander (eller stærke feltligander) og svage ligander (eller svage feltligander). Det vigtigste forskel mellem stærke ligander og svage ligander er det opdeling af orbitaler efter binding til en stærk feltligand forårsager en højere forskel mellem orbitalerne på det højere og lavere energiniveau, medens splitting af orbitaler efter binding til en svag feltligand forårsager en lavere forskel mellem orbitalerne på det højere og lavere energiniveau.
INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er Crystal Field-teori
3. Hvad er stærk ligand
4. Hvad er svag Ligand
5. Sammenligning side ved side - stærk ligand vs svag ligand i tabelform
6. Opsummering
Hvad er Crystal Field Theory?
Krystallfeltteori kan beskrives som en model, der er designet til at forklare brud på degeneracier (elektronskaller med lige energi) af elektron orbitaler (normalt d eller f orbitaler) på grund af det statiske elektriske felt produceret af en omgivende anion eller anioner (eller ligander). Denne teori bruges ofte til at demonstrere opførsel af overgangsmetalioner-komplekser. Denne teori kan forklare de magnetiske egenskaber, farver på koordinationskomplekser, hydration entalpier osv.
Teori:
Interaktionen mellem metalion og ligander er et resultat af tiltrækningen mellem metalion med en positiv ladning og den negative ladning af ligandens uparrede elektroner. Denne teori er hovedsageligt baseret på ændringerne, der forekommer i fem degenererede elektroniske orbitaler (et metalatom har fem d orbitaler). Når en ligand kommer tæt på metalionen, er de uparrede elektroner tættere på nogle d orbitaler end for andre d orbitaler i metalionen. Dette forårsager et tab af degeneration. Og elektronerne i d-orbitalerne frastøder ligandens elektroner (fordi begge er negativt ladet). Derfor har d orbitaler, der er tættere på liganden, høj energi end andre d orbitaler. Dette resulterer i opdeling af d orbitaler i d-orbitaler med høj energi og d-orbital med lav energi, baseret på energien.
Nogle faktorer, der påvirker denne opdeling, er; arten af metalionen, oxidationstilstanden af metalion, arrangementet af ligander omkring den centrale metalion og arten af ligander. Efter opdelingen af disse d orbitaler baseret på energi, er forskellen mellem høj og lav energi d orbitaler kendt som en krystalfeltopdelingsparameter (∆oktober til oktaedriske komplekser).
Figur 01: Opdelingsmønster i Octahedral-komplekser
Opdelingsmønster: Da der er fem d orbitaler, sker opdelingen i et forhold på 2: 3. I ottahedrale komplekser er to orbitaler i det høje energiniveau (samlet kendt som 'f.eks'), og tre orbitaler er i det lavere energiniveau (samlet kendt som T2G). I tetrahedrale komplekser forekommer det modsatte; tre orbitaler er i det højere energiniveau og to i det lavere energiniveau.
Hvad er stærk ligand?
En stærk ligand eller en stærk feltligand er en ligand, der kan resultere i en højere krystalfeltopdeling. Dette betyder, at bindingen af en stærk feltligand forårsager en højere forskel mellem de højere og lavere energiniveau orbitaler. Eksempler inkluderer CN- (cyanidligander), NO2- (nitro-ligand) og CO (carbonylligander).
Figur 02: Lavspændet opdeling
Ved dannelse af komplekser med disse ligander fyldes i første omgang orbitaler med lavere energi (t2g) fuldstændigt med elektroner, inden de fyldes til andre orbitaler med højt energiniveau (f.eks.). Komplekserne dannet på denne måde kaldes ”low spin complexes”.
Hvad er svag Ligand?
En svag ligand eller en svag feltligand er en ligand, der kan resultere i en nedkrystallsfeltopdeling. Dette betyder, at bindingen af en svag feltligand forårsager en lavere forskel mellem orbitalerne på det højere og lavere energiniveau.
Figur 3: Højspændet opdeling
I dette tilfælde, da den lave forskel mellem de to orbitalniveauer forårsager frastødning mellem elektroner i disse energiniveauer, kan orbitaler med højere energi let fyldes med elektroner sammenlignet med dem i orbitaler med lavenergi. Komplekserne dannet med disse ligander kaldes ”high spin complexes”. Eksempler på svage feltligander inkluderer I- (iodidligand), Br- (bromidligand) osv.
Hvad er forskellen mellem stærk ligand og svag ligand?
Stærk Ligand vs svag Ligand | |
| En stærk ligand eller en stærk feltligand er en ligand, der kan resultere i en højere krystalfeltopdeling. | En svag ligand eller en svag feltligand er en ligand, der kan resultere i en nedkrystallsfeltopdeling. |
| Teori | |
| Opdelingen efter binding af en stærk feltligand forårsager en højere forskel mellem de højere og lavere energiniveau orbitaler. | Opdeling af orbitaler efter binding af en svag feltligand forårsager en lavere forskel mellem det højere og lavere energiniveau orbitaler. |
| Kategori | |
| Komplekserne dannet med stærke feltligander kaldes ”low spin complexes”. | Komplekserne dannet med svage feltligander kaldes ”high spin complexes”. |
Resumé - Stærk Ligand vs Svag Ligand
Stærke ligander og svage ligander er anioner eller molekyler, der forårsager opdeling af d orbitaler af en metalion i to energiniveauer. Forskellen mellem stærke ligander og svage ligander er, at opdelingen efter binding af en stærk feltligand forårsager en højere forskel mellem de højere og lavere energiniveau orbitaler, mens opdeling af orbitaler efter binding af en svag feltligand forårsager en lavere forskel mellem den højere og lavere orbitaler på energiniveau.
Reference:
1.Helmenstine, Anne Marie, D. “Ligand Definition.” ThoughtCo, 11. februar 2017. Findes her
2. ”ligander.” Kemi LibreTexts, Libretexts, 19. januar 2018. Findes her
3. Redaktørerne af Encyclopædia Britannica. ”Ligand”. Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 12. august 2010. Tilgængelig her
Billede høflighed:
1.'Octahedral crystal field splitting'By English Wikipedia user YanA, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2.'CFT-lavspændet splitsdiagram-vektor'By Offnfopt, (Public Domain) via Commons Wikimedia
3.'CFT-højspinsdelende diagram-vektor'By Offnfopt, referencebillede oprettet af YanA - Eget arbejde (Public Domain) via Commons Wikimedia
