MO-Theorie anorganischer Moleküle
Die symmetriebasierte Molekülorbitaltheorie beschreibt die Bindung anorganischer Moleküle und Komplexe durch die Kombination von Metallorbitalen mit symmetrieangepassten Ligandenkombinationen gleicher Symmetrie.
Definition
Die MO-Theorie anorganischer Moleküle ist die Anwendung von Symmetrie- und Molekülorbitaltheorie zur Konstruktion der bindenden, nichtbindenden und antibindenden Orbitale anorganischer Moleküle und Komplexe aus Metall- und symmetrieangepassten Ligandenorbitalen.
Scope
Dieses Thema behandelt die Konstruktion und Interpretation von Molekülorbitaldiagrammen für anorganische Moleküle und Koordinationskomplexe unter Verwendung der Gruppentheorie: die Bildung von Ligandengruppenorbitalen als symmetrieangepasste Linearkombinationen, deren Anpassung an Metall-s-, p- und d-Orbitale gleicher Symmetrie, die Erstellung von Sigma- und Pi-Bindungsdiagrammen für oktaedrische und andere Geometrien sowie die Ableitung der Ligandenfeldaufspaltung als Molekülorbitalergebnis. Es wendet die Darstellungstheorie der vorhergehenden Themen auf die Bindung an.
Core questions
- Wie werden Ligandengruppenorbitale gebildet und an Metallorbitale angepasst?
- Wie entsteht ein Molekülorbitaldiagramm eines oktaedrischen Komplexes?
- Wie bildet das Molekülorbitalbild die Ligandenfeldaufspaltung ab?
- Wie verändern Pi-Donor- und Pi-Akzeptor-Liganden das Diagramm?
Key concepts
- Ligandengruppenorbitale
- Symmetrieanpassung von Orbitalen
- Sigma- und Pi-Bindung in Komplexen
- Molekülorbitaldiagramme
- Ableitung der Ligandenfeldaufspaltung
- Pi-Donor- und Pi-Akzeptor-Effekte
Key theories
- Ligandengruppenorbitale und Symmetrieanpassung
- Ligandenorbitale werden zu symmetrieangepassten Gruppenorbitalen kombiniert, die sich als irreduzible Darstellungen transformieren; nur Metallorbitale gleicher Symmetrie können mit ihnen wechselwirken, was das Bindungsmuster bestimmt.
- Molekülorbitalansicht von Komplexen
- Die Erstellung des Diagramms für einen oktaedrischen Komplex platziert die Metall-eg-Orbitale in sigma-antibindenden Kombinationen und die t2g-Orbitale als nichtbindend (oder pi-wechselwirkend), wodurch die d-Orbitalaufspaltung der Ligandenfeldtheorie aus Molekülorbitalen reproduziert wird.
- Pi-Bindung und die spektrochemische Reihe
- Die Einbeziehung von Liganden-Pi-Orbitalen zeigt, dass Pi-Donor-Liganden den t2g-Satz anheben und die Aufspaltung reduzieren, während Pi-Akzeptor-Liganden ihn absenken und die Aufspaltung erhöhen, was eine molekülorbitale Begründung für die spektrochemische Reihe liefert.
Clinical relevance
Molekülorbitaldiagramme erklären die Bindung, den Magnetismus, die Farbe und die Reaktivität anorganischer Moleküle und Komplexe und untermauern die rationale Interpretation ihrer Spektren sowie das Design von Katalysatoren und Materialien.
History
Die von Mulliken und anderen entwickelte Molekülorbitaltheorie wurde Mitte des 20. Jahrhunderts auf anorganische Moleküle und Komplexe ausgedehnt, als Symmetriemethoden zur Erstellung von Ligandenfeld-Molekülorbitaldiagrammen verwendet wurden. Die Arbeiten von Gray, Hoffmann und anderen machten diese Diagramme zu einer Standardbeschreibung der anorganischen Bindung.
Key figures
- Robert Mulliken
- Harry Gray
- Roald Hoffmann
Related topics
Seminal works
- cottongrouptheory1990
- weller2018
- albright2013
Frequently asked questions
- Wie verbessert die Molekülorbitaltheorie die Kristallfeldtheorie für Komplexe?
- Die Kristallfeldtheorie behandelt Liganden als Punktladungen und ignoriert die Kovalenz, während die Molekülorbitaltheorie Metall- und Ligandenorbitale explizit mischt; sie reproduziert die gleiche d-Orbitalaufspaltung, erklärt aber auch kovalente Effekte, Pi-Bindung und die spektrochemische Reihe.
- Was ist ein Ligandengruppenorbital?
- Ein Ligandengruppenorbital ist eine symmetrieangepasste Linearkombination der einzelnen Ligandenorbitale, die sich als eine der irreduziblen Darstellungen des Komplexes transformiert, so dass es mit einem Metallorbital gleicher Symmetrie kombiniert werden kann, um Molekülorbitale zu bilden.