Teória MO anorganických molekúl

Teória molekulových orbitálov (MO) založená na symetrii buduje väzbu anorganických molekúl a komplexov kombináciou orbitálov kovu so symetricky prispôsobenými kombináciami ligandov zodpovedajúcej symetrie.

Definition

Teória MO anorganických molekúl je aplikácia symetrie a teórie molekulových orbitálov na konštrukciu väzbových, nevazbových a antiväzbových orbitálov anorganických molekúl a komplexov z orbitálov kovu a symetricky prispôsobených orbitálov ligandov.

Scope

Táto téma zahŕňa konštrukciu a interpretáciu diagramov molekulových orbitálov pre anorganické molekuly a koordinačné komplexy pomocou teórie grúp: tvorbu ligandom skupinových orbitálov ako symetricky prispôsobených lineárnych kombinácií, ich priradenie k s, p a d orbitálom kovu rovnakej symetrie, zostavovanie sigma a pí väzbových diagramov pre oktaedrické a iné geometrie a obnovenie štiepenia ligandového poľa ako výsledku molekulového orbitálu. Aplikuje teóriu reprezentácií z predchádzajúcich tém na väzbu.

Core questions

• Ako sa tvoria ligandom skupinové orbitály a priraďujú sa k orbitálom kovu?
• Ako vzniká diagram molekulových orbitálov oktaedrického komplexu?
• Ako obraz molekulových orbitálov obnovuje štiepenie ligandového poľa?
• Ako menia diagram pí-donorné a pí-akceptorné ligandy?

Key concepts

• Ligandom skupinové orbitály
• Symetrické priradenie orbitálov
• Sigma a pí väzba v komplexoch
• Diagramy molekulových orbitálov
• Obnovenie štiepenia ligandového poľa
• Pí-donorné a pí-akceptorné efekty

Key theories

Ligandom skupinové orbitály a priradenie symetrie

Ligandom orbitály sa kombinujú do symetricky prispôsobených skupinových orbitálov, ktoré sa transformujú ako ireducibilné reprezentácie; iba orbitály kovu rovnakej symetrie s nimi môžu interagovať, čo určuje väzbový vzor.

Pohľad molekulových orbitálov na komplexy

Konštrukcia diagramu pre oktaedrický komplex umiestňuje eg orbitály kovu do sigma-antiväzbových kombinácií a t2g orbitály ako nevazbové (alebo pí-interagujúce), čím sa reprodukuje štiepenie d-orbitálov teórie ligandového poľa z molekulových orbitálov.

Pí-väzba a spektrochemická séria

Zahrnutie pí orbitálov ligandov ukazuje, že pí-donorné ligandy zvyšujú súbor t2g a znižujú štiepenie, zatiaľ čo pí-akceptorné ligandy ho znižujú a zvyšujú štiepenie, čo poskytuje molekulovo-orbitálové zdôvodnenie spektrochemickej série.

Clinical relevance

Diagramy molekulových orbitálov vysvetľujú väzbu, magnetizmus, farbu a reaktivitu anorganických molekúl a komplexov a sú základom racionálnej interpretácie ich spektier a návrhu katalyzátorov a materiálov.

History

Teória molekulových orbitálov, vyvinutá Mullikenom a inými, bola rozšírená na anorganické molekuly a komplexy v polovici dvadsiateho storočia, keď sa metódy symetrie použili na zostavenie diagramov molekulových orbitálov ligandového poľa. Práca Graya, Hoffmanna a iných urobila z týchto diagramov štandardný popis anorganickej väzby.

Key figures

• Robert Mulliken
• Harry Gray
• Roald Hoffmann

Seminal works

• cottongrouptheory1990
• weller2018
• albright2013

Frequently asked questions

Ako teória molekulových orbitálov zlepšuje teóriu kryštálového poľa pre komplexy?

Teória kryštálového poľa považuje ligandy za bodové náboje a ignoruje kovalenciu, zatiaľ čo teória molekulových orbitálov explicitne mieša orbitály kovu a ligandov; reprodukuje rovnaké štiepenie d-orbitálov, ale tiež vysvetľuje kovalentné efekty, pí-väzbu a spektrochemickú sériu.

Čo je ligandom skupinový orbitál?

Ligandom skupinový orbitál je symetricky prispôsobená lineárna kombinácia jednotlivých orbitálov ligandov, ktorá sa transformuje ako jedna z ireducibilných reprezentácií komplexu, takže ju možno priradiť k orbitálu kovu rovnakej symetrie na vytvorenie molekulových orbitálov.