МО теория на неорганичните молекули

Базираната на симетрия теория на молекулните орбитали изгражда свързването на неорганични молекули и комплекси чрез комбиниране на метални орбитали със симетрично адаптирани лигандни комбинации със съответстваща симетрия.

Definition

МО теорията на неорганичните молекули е приложение на симетрията и теорията на молекулните орбитали за конструиране на свързващите, несвързващите и антисвързващите орбитали на неорганични молекули и комплекси от метални и симетрично адаптирани лигандни орбитали.

Scope

Тази тема обхваща конструирането и интерпретацията на диаграми на молекулните орбитали за неорганични молекули и координационни комплекси, използвайки теорията на групите: формиране на лигандни групови орбитали като симетрично адаптирани линейни комбинации, съпоставянето им с метални s-, p- и d-орбитали със същата симетрия, изграждане на сигма- и пи-свързващи диаграми за октаедрични и други геометрии, и възстановяване на разцепването на лигандното поле като резултат от молекулярните орбитали. Тя прилага теорията на представянията от предишните теми към свързването.

Core questions

• Как се формират лигандните групови орбитали и как се съпоставят с металните орбитали?
• Как възниква диаграма на молекулните орбитали на октаедричен комплекс?
• Как картината на молекулярните орбитали възстановява разцепването на лигандното поле?
• Как пи-донорните и пи-акцепторните лиганди променят диаграмата?

Key concepts

• Лигандни групови орбитали
• Съпоставяне на орбитали по симетрия
• Сигма и пи свързване в комплекси
• Диаграми на молекулярните орбитали
• Възстановяване на разцепването на лигандното поле
• Пи-донорни и пи-акцепторни ефекти

Key theories

Лигандни групови орбитали и съпоставяне по симетрия

Лигандните орбитали се комбинират в симетрично адаптирани групови орбитали, които се трансформират като неприводими представяния; само метални орбитали със същата симетрия могат да взаимодействат с тях, което определя модела на свързване.

Молекулярно-орбитален поглед върху комплексите

Изграждането на диаграмата за октаедричен комплекс поставя металните eg орбитали в сигма-антисвързващи комбинации, а t2g орбиталите като несвързващи (или пи-взаимодействащи), възпроизвеждайки d-орбиталното разцепване на теорията на лигандното поле от молекулярните орбитали.

Пи-свързване и спектрохимичен ред

Включването на лигандни пи-орбитали показва, че пи-донорните лиганди повишават набора t2g и намаляват разцепването, докато пи-акцепторните лиганди го понижават и увеличават разцепването, давайки молекулярно-орбитално обяснение за спектрохимичния ред.

Clinical relevance

Диаграмите на молекулярните орбитали обясняват свързването, магнетизма, цвета и реактивността на неорганичните молекули и комплекси и са в основата на рационалната интерпретация на техните спектри и дизайна на катализатори и материали.

History

Теорията на молекулярните орбитали, разработена от Мъликен и други, е разширена до неорганични молекули и комплекси в средата на ХХ век, когато симетрични методи са използвани за изграждане на диаграми на молекулярните орбитали на лигандното поле. Работата на Грей, Хофман и други превръща тези диаграми в стандартно описание на неорганичното свързване.

Key figures

• Robert Mulliken
• Harry Gray
• Roald Hoffmann

Seminal works

• cottongrouptheory1990
• weller2018
• albright2013

Frequently asked questions

Как теорията на молекулярните орбитали подобрява теорията на кристалното поле за комплекси?

Теорията на кристалното поле третира лигандите като точкови заряди и игнорира ковалентността, докато теорията на молекулярните орбитали изрично смесва метални и лигандни орбитали; тя възпроизвежда същото d-орбитално разцепване, но също така обяснява ковалентните ефекти, пи-свързването и спектрохимичния ред.

Какво представлява лигандна групова орбитала?

Лигандна групова орбитала е симетрично адаптирана линейна комбинация от индивидуалните лигандни орбитали, която се трансформира като едно от неприводимите представяния на комплекса, така че да може да бъде съпоставена с метална орбитала със същата симетрия за образуване на молекулярни орбитали.