ความแตกต่างที่สำคัญ – ทฤษฎีสนามคริสตัลกับทฤษฎีสนามลิแกนด์
ทฤษฎีสนามคริสตัลและทฤษฎีสนามลิแกนด์เป็นสองทฤษฎีในเคมีอนินทรีย์ที่ใช้อธิบายรูปแบบพันธะในสารเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชัน ทฤษฎีสนามคริสตัล (CFT) พิจารณาผลของการรบกวนของอิเล็กตรอนที่มี d-orbitals และปฏิกิริยาของพวกมันกับไอออนบวกของโลหะ และใน CFT ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับลิแกนด์ถือเป็นไฟฟ้าสถิตเท่านั้น ทฤษฎีสนามลิแกนด์ (LFT) ถือว่าอันตรกิริยาระหว่างโลหะกับลิแกนด์เป็นปฏิกิริยาพันธะโควาเลนต์ และขึ้นอยู่กับการวางแนวและการทับซ้อนกันระหว่าง d-orbitals บนโลหะกับลิแกนด์นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างทฤษฎีสนามคริสตัลและทฤษฎีสนามลิแกนด์
ทฤษฎีสนามคริสตัลคืออะไร
Crystal Field Theory (CFT) ถูกเสนอโดย Hans Bethe นักฟิสิกส์ในปี 1929 จากนั้น J. H. Van Vleck ได้เสนอการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในปี 1935 ทฤษฎีนี้อธิบายคุณสมบัติที่สำคัญบางประการของสารเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชัน เช่น สนามแม่เหล็ก สเปกตรัมการดูดกลืนแสง สถานะออกซิเดชัน และการประสานงาน โดยทั่วไป CFT จะพิจารณาการทำงานร่วมกันของ d-orbitals ของอะตอมกลางกับลิแกนด์และลิแกนด์เหล่านี้ถือเป็นประจุแบบจุด นอกจากนี้ แรงดึงดูดระหว่างโลหะกลางและลิแกนด์ในคอมเพล็กซ์โลหะทรานสิชันถือเป็นไฟฟ้าสถิตอย่างหมดจด
พลังงานรักษาเสถียรภาพของสนามคริสตัลแปดด้าน
ทฤษฎีสนามลิแกนด์คืออะไร
ทฤษฎีสนามลิแกนด์ให้คำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับพันธะในสารประกอบโคออร์ดิเนต พิจารณาพันธะระหว่างโลหะกับแกนด์ตามแนวคิดในเคมีประสานงาน พันธะนี้ถือเป็นพันธะโควาเลนต์ที่ประสานกันหรือพันธะโควาเลนต์แบบ dative เพื่อแสดงว่าอิเล็กตรอนทั้งสองในพันธะนั้นมาจากลิแกนด์ หลักการพื้นฐานของทฤษฎีสนามคริสตัลมีความคล้ายคลึงกับทฤษฎีการโคจรของโมเลกุลอย่างใกล้ชิด
แผนภาพลิแกนด์-การสรุปพันธะ σ ในเชิงซ้อนแปดด้าน [Ti(H2O)6]3+.
ทฤษฎีสนามคริสตัลและทฤษฎีสนามลิแกนด์ต่างกันอย่างไร
แนวคิดพื้นฐาน:
ทฤษฎีสนามคริสตัล: ตามทฤษฎีนี้ ปฏิกิริยาระหว่างโลหะทรานซิชันกับลิแกนด์เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างประจุลบบนอิเล็กตรอนที่ไม่มีพันธะของลิแกนด์กับไอออนบวกของโลหะที่มีประจุบวก กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับแกนด์นั้นเป็นไฟฟ้าสถิตล้วนๆ
ทฤษฎีสนามลิแกนด์:
- ออร์บิทัลอย่างน้อยหนึ่งออร์บิทัลบนแกนด์คาบเกี่ยวกันกับออร์บิทัลอะตอมตั้งแต่หนึ่งออร์บิทัลขึ้นไปบนโลหะ
- ถ้าออร์บิทัลของโลหะและลิแกนด์มีพลังงานคล้ายกันและสมมาตรที่เข้ากันได้ จะมีปฏิกิริยาสุทธิเกิดขึ้น
- ปฏิสัมพันธ์สุทธิส่งผลให้เกิดออร์บิทัลชุดใหม่ พันธะหนึ่งและอีกอันหนึ่งการต่อต้านการยึดเหนี่ยวโดยธรรมชาติ (เครื่องหมายแสดงว่าออร์บิทัลนั้นต้านพันธะ)
- เมื่อไม่มีการโต้ตอบสุทธิ ออร์บิทัลของอะตอมและโมเลกุลดั้งเดิมจะไม่ได้รับผลกระทบ และพวกมันจะไม่ผูกมัดในธรรมชาติโดยคำนึงถึงปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับลิแกนด์
- ออร์บิทัลพันธะและแอนตี้พันธะมีอักขระซิกมา (σ) หรือ pi (π) ขึ้นอยู่กับทิศทางของโลหะและแกนด์
ข้อจำกัด:
ทฤษฎีสนามคริสตัล: ทฤษฎีสนามคริสตัลมีข้อจำกัดหลายประการ โดยคำนึงถึงเฉพาะ d-orbitals ของอะตอมกลางเท่านั้น ไม่พิจารณาออร์บิทัล s และ p นอกจากนี้ ทฤษฎีนี้ล้มเหลวในการอธิบายสาเหตุของการแยกขนาดใหญ่และการแยกตัวเล็กๆ ของแกนด์บางตัว
ทฤษฎีสนามลิแกนด์: ทฤษฎีสนามลิแกนด์ไม่มีข้อจำกัดเช่นในทฤษฎีสนามคริสตัล ถือได้ว่าเป็นรุ่นขยายของทฤษฎีสนามคริสตัล
การใช้งาน:
ทฤษฎีสนามคริสตัล: ทฤษฎีสนามคริสตัลให้ข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะทรานซิชันในตะแกรงคริสตัล
ทฤษฎีสนามคริสตัลอธิบายการแตกของความเสื่อมของวงโคจรในเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชันเนื่องจากการมีอยู่ของลิแกนด์นอกจากนี้ยังอธิบายถึงความแข็งแรงของพันธะโลหะ-ลิแกนด์ พลังงานของระบบเปลี่ยนแปลงไปตามความแข็งแรงของพันธะโลหะ-ลิแกนด์ ซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแม่เหล็กและสี
ทฤษฎีสนามลิแกนด์: ทฤษฎีนี้เกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดและผลที่ตามมาของปฏิกิริยาระหว่างกันของโลหะและลิแกนด์เพื่ออธิบายคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ทางแสง และเคมีของสารประกอบเหล่านี้