Szervetlen molekulák MO-elmélete

A szimmetriaalapú molekulapálya-elmélet a szervetlen molekulák és komplexek kötéseit a fémorbitálok és a megfelelő szimmetriájú, szimmetriaadaptált ligandumkombinációk egyesítésével építi fel.

Definition

A szervetlen molekulák MO-elmélete a szimmetria és a molekulapálya-elmélet alkalmazása a szervetlen molekulák és komplexek kötő, nemkötő és lazító orbitáljainak felépítésére fém- és szimmetriaadaptált ligandumorbitálokból.

Scope

Ez a téma a szervetlen molekulák és koordinációs komplexek molekulapálya-diagramjainak felépítését és értelmezését tárgyalja a csoportelmélet segítségével: ligandumcsoport-orbitálok képzése szimmetriaadaptált lineáris kombinációkként, ezek illesztése az azonos szimmetriájú fém s, p és d orbitálokhoz, szigma- és pi-kötési diagramok felépítése oktaéderes és más geometriákhoz, valamint a ligandumtér-felhasadás visszanyerése molekulapálya-eredményként. Alkalmazza az előző témák reprezentációelméletét a kötés leírására.

Core questions

• Hogyan alakulnak ki a ligandumcsoport-orbitálok és hogyan illeszkednek a fémorbitálokhoz?
• Hogyan jön létre egy oktaéderes komplex molekulapálya-diagramja?
• Hogyan nyeri vissza a molekulapálya-kép a ligandumtér-felhasadást?
• Hogyan változtatják meg a pi-donor és pi-akceptor ligandumok a diagramot?

Key concepts

• Ligandumcsoport-orbitálok
• Orbitálok szimmetriaillesztése
• Szigma és pi kötés komplexekben
• Molekulapálya-diagramok
• Ligandumtér-felhasadás visszanyerése
• Pi-donor és pi-akceptor hatások

Key theories

Ligandumcsoport-orbitálok és szimmetriaillesztés

A ligandumorbitálok szimmetriaadaptált csoportorbitálokká kombinálódnak, amelyek irreducibilis reprezentációkként transzformálódnak; csak az azonos szimmetriájú fémorbitálok léphetnek velük kölcsönhatásba, ami meghatározza a kötési mintázatot.

Komplexek molekulapálya-szemlélete

Az oktaéderes komplex diagramjának felépítése a fém eg orbitálokat szigma-lazító kombinációkba helyezi, a t2g orbitálokat pedig nemkötőként (vagy pi-kölcsönhatóként), reprodukálva a ligandumtér-elmélet d-orbitál felhasadását a molekulapályákból.

Pi-kötés és a spektrokémiai sor

A ligandum pi-orbitálok bevonása megmutatja, hogy a pi-donor ligandumok megemelik a t2g halmazt és csökkentik a felhasadást, míg a pi-akceptor ligandumok lejjebb viszik és növelik a felhasadást, molekulapálya-magyarázatot adva a spektrokémiai sorra.

Clinical relevance

A molekulapálya-diagramok magyarázzák a szervetlen molekulák és komplexek kötését, mágnesességét, színét és reaktivitását, és alátámasztják spektrumaik racionális értelmezését, valamint a katalizátorok és anyagok tervezését.

History

A Mulliken és mások által kidolgozott molekulapálya-elméletet a huszadik század közepén terjesztették ki a szervetlen molekulákra és komplexekre, amikor szimmetriamódszereket alkalmaztak a ligandumtér molekulapálya-diagramjainak felépítésére. Gray, Hoffmann és mások munkája ezeket a diagramokat a szervetlen kötés standard leírásává tette.

Key figures

• Robert Mulliken
• Harry Gray
• Roald Hoffmann

Seminal works

• cottongrouptheory1990
• weller2018
• albright2013

Frequently asked questions

Hogyan javítja a molekulapálya-elmélet a kristálytér-elméletet a komplexek esetében?

A kristálytér-elmélet a ligandumokat ponttöltésekként kezeli és figyelmen kívül hagyja a kovalenciát, míg a molekulapálya-elmélet expliciten keveri a fém- és ligandumorbitálokat; reprodukálja ugyanazt a d-orbitál felhasadást, de magyarázza a kovalens hatásokat, a pi-kötést és a spektrokémiai sort is.

Mi az a ligandumcsoport-orbitál?

A ligandumcsoport-orbitál az egyes ligandumorbitálok szimmetriaadaptált lineáris kombinációja, amely a komplex egyik irreducibilis reprezentációjaként transzformálódik, így illeszthető egy azonos szimmetriájú fémorbitálhoz molekulapályák képzéséhez.