MO-teori for uorganiske molekyler

Symmetribasert molekylorbitalteori bygger bindingen i uorganiske molekyler og komplekser ved å kombinere metallorbitaler med symmetri-tilpassede ligandkombinasjoner av matchende symmetri.

Definition

MO-teori for uorganiske molekyler er anvendelsen av symmetri og molekylorbitalteori for å konstruere de bindende, ikke-bindende og antibindende orbitalene til uorganiske molekyler og komplekser fra metall- og symmetri-tilpassede ligandorbitaler.

Scope

Dette emnet dekker konstruksjon og tolkning av molekylorbitaldiagrammer for uorganiske molekyler og koordinasjonskomplekser ved hjelp av gruppeteori: dannelse av ligandgruppeorbitaler som symmetri-tilpassede lineære kombinasjoner, matching av disse med metallenes s-, p- og d-orbitaler av samme symmetri, bygging av sigma- og pi-bindingsdiagrammer for oktaedriske og andre geometrier, og gjenvinning av liggandfeltssplittingen som et molekylorbitalresultat. Den anvender representasjonsteorien fra de tidligere emnene på binding.

Core questions

• Hvordan dannes ligandgruppeorbitaler og matches med metallorbitaler?
• Hvordan oppstår et molekylorbitaldiagram for et oktaedrisk kompleks?
• Hvordan gjenvinner molekylorbitalbildet liggandfeltssplitting?
• Hvordan endrer pi-donor- og pi-akseptorligander diagrammet?

Key concepts

• Ligandgruppeorbitaler
• Symmetrimatching av orbitaler
• Sigma- og pi-binding i komplekser
• Molekylorbitaldiagrammer
• Gjenvinning av liggandfeltssplitting
• Pi-donor- og pi-akseptoreffekter

Key theories

Ligandgruppeorbitaler og symmetrimatching

Ligandorbitaler kombineres til symmetri-tilpassede gruppeorbitaler som transformerer som irredusible representasjoner; bare metallorbitaler av samme symmetri kan interagere med dem, noe som dikterer bindingsmønsteret.

Molekylorbitalperspektiv på komplekser

Å bygge diagrammet for et oktaedrisk kompleks plasserer metallenes eg-orbitaler i sigma-antibindende kombinasjoner og t2g-orbitalene som ikke-bindende (eller pi-interagerende), noe som reproduserer d-orbital-splittingen fra liggandfeltsteorien fra molekylorbitaler.

Pi-binding og den spektrokjemiske serien

Inkludering av ligand-pi-orbitaler viser at pi-donorligander hever t2g-settet og reduserer splittingen, mens pi-akseptorligander senker det og øker splittingen, noe som gir en molekylorbitalrasjonale for den spektrokjemiske serien.

Clinical relevance

Molekylorbitaldiagrammer forklarer bindingen, magnetismen, fargen og reaktiviteten til uorganiske molekyler og komplekser, og underbygger den rasjonelle tolkningen av deres spektra og design av katalysatorer og materialer.

History

Molekylorbitalteorien, utviklet av Mulliken og andre, ble utvidet til uorganiske molekyler og komplekser midt på 1900-tallet, da symmetrimetoder ble brukt til å bygge liggandfelt-molekylorbitaldiagrammer. Arbeidet til Gray, Hoffmann og andre gjorde disse diagrammene til en standardbeskrivelse av uorganisk binding.

Key figures

• Robert Mulliken
• Harry Gray
• Roald Hoffmann

Seminal works

• cottongrouptheory1990
• weller2018
• albright2013

Frequently asked questions

Hvordan forbedrer molekylorbitalteorien krystallfeltteorien for komplekser?

Krystallfeltteorien behandler ligander som punktladninger og ignorerer kovalens, mens molekylorbitalteorien eksplisitt blander metall- og ligandorbitaler; den reproduserer den samme d-orbital-splittingen, men forklarer også kovalente effekter, pi-binding og den spektrokjemiske serien.

Hva er en ligandgruppeorbital?

En ligandgruppeorbital er en symmetri-tilpasset lineær kombinasjon av de individuelle ligandorbitalene som transformerer som en av kompleksenes irredusible representasjoner, slik at den kan matches med en metallorbital av samme symmetri for å danne molekylorbitaler.