Teoria orbitalilor moleculari a moleculelor anorganice

Teoria orbitalilor moleculari bazată pe simetrie construiește legătura moleculelor și complexelor anorganice prin combinarea orbitalilor metalici cu combinații de liganzi adaptate simetriei, de simetrie potrivită.

Definition

Teoria orbitalilor moleculari (OM) a moleculelor anorganice este aplicarea simetriei și a teoriei orbitalilor moleculari pentru a construi orbitalii de legătură, de non-legătură și de antilegătură ai moleculelor și complexelor anorganice din orbitalii metalici și orbitalii liganzilor adaptați simetriei.

Scope

Acest subiect acoperă construcția și interpretarea diagramelor de orbitali moleculari pentru molecule anorganice și complexe de coordinație folosind teoria grupurilor: formarea orbitalilor de grup ai liganzilor ca combinații liniare adaptate simetriei, potrivirea acestora cu orbitalii s, p și d ai metalului de aceeași simetrie, construirea diagramelor de legătură sigma și pi pentru geometrii octaedrice și alte geometrii și recuperarea despicării câmpului de liganzi ca rezultat al orbitalilor moleculari. Aplică teoria reprezentărilor din subiectele anterioare la legătură.

Core questions

• Cum se formează orbitalii de grup ai liganzilor și cum se potrivesc cu orbitalii metalici?
• Cum apare o diagramă de orbitali moleculari a unui complex octaedric?
• Cum recuperează imaginea orbitalilor moleculari despicarea câmpului de liganzi?
• Cum modifică liganzii pi-donori și pi-acceptori diagrama?

Key concepts

• Orbitalii de grup ai liganzilor
• Potrivirea simetriei orbitalilor
• Legătura sigma și pi în complexe
• Diagramele de orbitali moleculari
• Recuperarea despicării câmpului de liganzi
• Efectele pi-donori și pi-acceptori

Key theories

Orbitalii de grup ai liganzilor și potrivirea simetriei

Orbitalii liganzilor sunt combinați în orbitali de grup adaptați simetriei care se transformă ca reprezentări ireductibile; doar orbitalii metalici de aceeași simetrie pot interacționa cu aceștia, ceea ce dictează modelul de legătură.

Viziunea orbitalilor moleculari a complexelor

Construirea diagramei pentru un complex octaedric plasează orbitalii eg ai metalului în combinații sigma-antilegătură și orbitalii t2g ca non-legătură (sau pi-interacționând), reproducând despicarea orbitalilor d a teoriei câmpului de liganzi din orbitalii moleculari.

Legătura pi și seria spectrochimică

Includerea orbitalilor pi ai liganzilor arată că liganzii pi-donori ridică setul t2g și reduc despicarea, în timp ce liganzii pi-acceptori o coboară și măresc despicarea, oferind o rațiune a orbitalilor moleculari pentru seria spectrochimică.

Clinical relevance

Diagramele de orbitali moleculari explică legătura, magnetismul, culoarea și reactivitatea moleculelor și complexelor anorganice și stau la baza interpretării raționale a spectrelor acestora și a proiectării catalizatorilor și materialelor.

History

Teoria orbitalilor moleculari, dezvoltată de Mulliken și alții, a fost extinsă la moleculele și complexele anorganice la mijlocul secolului al XX-lea, când metodele de simetrie au fost utilizate pentru a construi diagrame de orbitali moleculari ale câmpului de liganzi. Lucrările lui Gray, Hoffmann și ale altora au făcut din aceste diagrame o descriere standard a legăturii anorganice.

Key figures

• Robert Mulliken
• Harry Gray
• Roald Hoffmann

Seminal works

• cottongrouptheory1990
• weller2018
• albright2013

Frequently asked questions

Cum îmbunătățește teoria orbitalilor moleculari teoria câmpului cristalin pentru complexe?

Teoria câmpului cristalin tratează liganzii ca sarcini punctiforme și ignoră covalența, în timp ce teoria orbitalilor moleculari amestecă explicit orbitalii metalici și ai liganzilor; reproduce aceeași despicare a orbitalilor d, dar explică și efectele covalente, legătura pi și seria spectrochimică.

Ce este un orbital de grup al liganzilor?

Un orbital de grup al liganzilor este o combinație liniară adaptată simetriei a orbitalilor individuali ai liganzilor care se transformă ca una dintre reprezentările ireductibile ale complexului, astfel încât să poată fi potrivită cu un orbital metalic de aceeași simetrie pentru a forma orbitali moleculari.