Unterschied zwischen Kristallfeldtheorie und Ligandenfeldtheorie

Kristallfeldtheorie

Die Kristallfeldtheorie (CFT) ist ein Modell für die Bindungswechselwirkung zwischen Übergangsmetallen und Liganden. Es beschreibt die Wirkung der Anziehung zwischen der positiven Ladung des Metallkations und der negativen Ladung auf die nichtbindenden Elektronen des Liganden. Wenn sich die Liganden dem zentralen Metallion nähern, wird die Entartung elektronischer Orbitalzustände, normalerweise d- oder f-Orbitale, aufgrund des statischen elektrischen Felds, das durch eine umgebende Ladungsverteilung erzeugt wird, aufgehoben. CFT erklärt erfolgreich einige magnetische Eigenschaften, Farben und Hydratationsenergien von Übergangsmetallkomplexen, versucht jedoch nicht, Bindungen zu beschreiben.

Die Elektronen in den d-Orbitalen des zentralen Metallions und denen des Liganden stoßen sich aufgrund der Abstoßung zwischen gleichen Ladungen ab. Daher haben die d-Elektronen näher an den Liganden eine höhere Energie als die weiter entfernten, was zu einer Energieaufspaltung der d-Orbitale führt. Diese Aufteilung wird beeinflusst durch:

• die Natur des Metallions
• die Oxidationsstufe des Metalls (eine höhere Oxidationsstufe führt zu einer größeren Spaltung)
• die Anordnung der Liganden um das Metallion
• die Natur der Liganden, die das Metallion umgeben

Was Sie über die Kristallfeldtheorie wissen müssen

• Die Kristallfeldtheorie ist ein Modell für die Bindungswechselwirkung zwischen Übergangsmetallen und Liganden. Es beschreibt die Wirkung der Anziehung zwischen der positiven Ladung des Metallkations und der negativen Ladung auf die nichtbindenden Elektronen des Liganden.
• Die Kristallfeldtheorie wurde von dem US-amerikanischen Physiker Hans Albrecht Bethe entwickelt und ist weithin akzeptierte Theorie als die Valenzbindungstheorie.
• Wenn sich die Liganden dem zentralen Metallion nähern, wird die Entartung elektronischer Orbitalzustände, normalerweise d- oder f-Orbitale, aufgrund des statischen elektrischen Felds, das durch eine umgebende Ladungsverteilung erzeugt wird, aufgehoben.
• Die Kristallfeldtheorie erklärt erfolgreich einige magnetische Eigenschaften, Farbe, Hydratationsenthalpien und Spinellstrukturen der Übergangsmetallkomplexe, versucht jedoch nicht, Bindungen zu beschreiben.
• Die Kristallfeldtheorie beschreibt nur elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Metallionen und Liganden.
• Die Kristallfeldtheorie ist vergleichsweise unrealistisch. Diese Theorie kann die Gründe für die große Aufspaltung und die kleine Aufspaltung einiger Liganden nicht erklären. Es berücksichtigt auch nur die d-Orbitale des Zentralatoms; die s- und p-Orbitale werden nicht berücksichtigt.

Ligandenfeldtheorie

Ligandenfeldtheorie , in der Chemie eine von mehreren Theorien, die die elektronische Struktur von Koordinations- oder Komplexverbindungen beschreiben, insbesondere Übergangsmetallkomplexe, die aus einem zentralen Metallatom bestehen, das von einer Gruppe elektronenreicher Atome oder Moleküle namens Liganden umgeben ist. Die Ligandenfeldtheorie befasst sich mit den Ursprüngen und Folgen von Metall-Ligand-Wechselwirkungen, um die magnetischen, optischen und chemischen Eigenschaften dieser Verbindungen aufzuklären.

Hauptsächlich auf die Arbeiten des US-amerikanischen Physikers JH Van Vleck zurückgeführt, entwickelte sich die Ligandenfeldtheorie aus der früheren Kristallfeldtheorie, die der US-amerikanische Physiker Hans Albrecht Bethe für kristalline Festkörper entwickelt hatte. Bethes Theorie betrachtet die Metall-Ligand-Bindung als eine rein ionische Bindung; dh  die Bindung zwischen zwei Teilchen mit entgegengesetzter elektrischer Ladung. Es wird weiter davon ausgegangen, dass die elektronische Struktur des Metallatoms durch das elektrische Feld verändert wird, das von den umgebenden negativen Ladungen (dem Ligandenfeld) erzeugt wird. Insbesondere werden die Effekte des Ligandenfeldes auf die fünf  d- Orbitale einer inneren Elektronenhülle des Zentralatoms betrachtet. (Die  d Orbitale sind Regionen innerhalb einer Elektronenhülle mit bestimmten bevorzugten Orientierungen im Raum; in Übergangsmetallen sind diese Orbitale nur teilweise mit Elektronen besetzt.) Im isolierten Metallatom haben die  d-  Orbitale den gleichen Energiezustand und die gleiche Wahrscheinlichkeit, mit Elektronen besetzt zu werden. In Gegenwart des Ligandenfeldes können diese Orbitale in zwei oder mehr Gruppen gespalten werden, die sich in ihrer Energie geringfügig unterscheiden; die Art und das Ausmaß der Orbitalaufspaltung hängen von der geometrischen Anordnung der Liganden in Bezug auf die Orbitale und von der Stärke des Ligandenfeldes ab.

Was Sie über die Ligandenfeldtheorie wissen müssen

• Die Ligandenfeldtheorie ist eine Modifikation oder Erweiterung der Kristallfeldtheorie und der molekularen Obitaltheorie. Es beschreibt Bindungen in Übergangsmetallkomplexen und wie sich die Orbitale zu einer energetisch günstigeren Geometrie anordnen, basierend auf einem Elektronendonor eines Liganden.
• Die Ligandenfeldtheorie stellt eine Anwendung der Molekülorbitaltheorie auf Übergangsmetallkomplexe dar. Ein Übergangsmetallion hat neun Valenzatomorbitale – bestehend aus fünf nd-, einem (n+1)s- und drei (n+1)p-Orbitalen.
• In der Ligandenfeldtheorie werden die verschiedenen d-Orbitale unterschiedlich beeinflusst, wenn sie von einem Feld benachbarter Liganden umgeben sind, und ihre Energie wird je nach Stärke ihrer Wechselwirkung mit den Liganden erhöht oder erniedrigt.
• Die Analyse der Ligandenfeldtheorie hängt stark von der Geometrie des Komplexes ab, aber die meisten Erklärungen beginnen mit der Beschreibung oktaedrischer Komplexe, bei denen sechs Liganden an das Metall koordinieren.
• Die Ligandenfeldtheorie wurde von John Hasbrouck Van Vleck und Hans Albrecht Bethe entwickelt.
• Die Ligandenfeldtheorie beschreibt sowohl elektrostatische Wechselwirkungen als auch kovalente Bindungen zwischen Metallionen und Liganden.
• Die Ligandenfeldtheorie ist realistischer als die Kristallfeldtheorie. Es liefert Einblicke in den Prozess der chemischen Bindung in Übergangsmetallkomplexen.

Unterschied zwischen Kristallfeldtheorie und Ligandenfeldtheorie in Tabellenform