Simetria e Ligação em Química Inorgânica
Simetria e ligação aplica a simetria molecular e a teoria de grupos a moléculas inorgânicas, fornecendo a estrutura que prevê esquemas de orbitais moleculares, atividade espectroscópica e os espectros eletrônicos de complexos.
Definition
Simetria e ligação em química inorgânica é a aplicação da simetria molecular e da teoria de grupos para determinar grupos pontuais, construir descrições de orbitais moleculares e de ligação, e prever os espectros vibracionais e eletrônicos de moléculas e complexos inorgânicos.
Scope
Esta área abrange o uso sistemático da simetria em química inorgânica: identificação de elementos de simetria e atribuição de moléculas a grupos pontuais, uso de tabelas de caracteres e representações redutíveis para construir orbitais adaptados à simetria, construção de diagramas de orbitais moleculares para moléculas e complexos inorgânicos, e interpretação de seus espectros eletrônicos através de símbolos de termo, diagramas de Orgel e Tanabe–Sugano, e regras de seleção. Fornece o arcabouço teórico utilizado na química de coordenação e de grupos principais, em vez da química descritiva de qualquer bloco de elementos.
Sub-topics
Core questions
- Como o grupo pontual de uma molécula é determinado a partir de seus elementos de simetria?
- Como as tabelas de caracteres geram orbitais adaptados à simetria e diagramas de orbitais moleculares?
- Quais transições vibracionais e eletrônicas são permitidas pela simetria?
- Como os símbolos de termo e os diagramas de Tanabe–Sugano explicam os espectros eletrônicos de complexos?
Key concepts
- Elementos e operações de simetria
- Grupos pontuais e tabelas de caracteres
- Representações redutíveis e irredutíveis
- Combinações lineares adaptadas à simetria
- Regras de seleção para espectroscopia
- Símbolos de termo e diagramas de Tanabe–Sugano
Key theories
- Teoria de grupos e classificação de grupos pontuais
- As operações de simetria de uma molécula formam um grupo matemático; atribuir a molécula a um grupo pontual e usar sua tabela de caracteres organiza orbitais, vibrações e regras de seleção espectroscópica.
- Combinações lineares adaptadas à simetria e diagramas de OM
- A combinação de orbitais de ligantes em combinações lineares adaptadas à simetria que correspondem a orbitais metálicos da mesma simetria produz os diagramas de orbitais moleculares de complexos, generalizando o desdobramento do campo cristalino para uma imagem covalente.
- Símbolos de termo e análise de Tanabe–Sugano
- Os termos de íon livre de uma configuração de elétrons d se desdobram em um campo de ligantes; os diagramas de Tanabe–Sugano plotam as energias dos estados resultantes versus a força do campo e interpretam quantitativamente os espectros de absorção d–d de complexos.
Clinical relevance
A análise de simetria é a ferramenta diária para interpretar espectros infravermelhos, Raman e eletrônicos, atribuir estruturas e prever a ligação e a reatividade de moléculas e catalisadores inorgânicos.
History
A aplicação da teoria de grupos à química surgiu das análises de simetria molecular da década de 1930 e do trabalho de campo cristalino de Bethe e Van Vleck. Os diagramas de nível de energia de Tanabe e Sugano de 1954 e as interpretações de Orgel conectaram a simetria aos espectros de complexos, e o livro didático de Cotton tornou os métodos equipamento padrão para químicos inorgânicos.
Key figures
- F. Albert Cotton
- Hans Bethe
- Leslie Orgel
- Yukito Tanabe
Related topics
Seminal works
- tanabe1954
- cottongrouptheory1990
- weller2018
Frequently asked questions
- Por que os químicos se preocupam em atribuir uma molécula a um grupo pontual?
- Uma vez que o grupo pontual é conhecido, sua tabela de caracteres revela imediatamente quais orbitais podem se combinar, quais vibrações são ativas no infravermelho ou Raman, e quais transições eletrônicas são permitidas, transformando a estrutura qualitativa em previsões espectroscópicas quantitativas.
- O que um diagrama de Tanabe–Sugano informa?
- Ele mostra como as energias dos estados eletrônicos de um íon com elétrons d mudam à medida que a força do campo de ligantes aumenta, permitindo que os químicos atribuam as bandas de absorção de um complexo e extraiam os parâmetros de desdobramento do campo e de repulsão eletrônica.