İnorganik Kimyada Simetri ve Bağlanma
Simetri ve bağlanma, moleküler simetri ve grup teorisini inorganik moleküllere uygulayarak, moleküler-orbital şemalarını, spektroskopik aktiviteyi ve komplekslerin elektronik spektrumlarını tahmin eden bir çerçeve sunmaktadır.
Tanım
İnorganik kimyada simetri ve bağlanma, moleküler simetri ve grup teorisinin nokta gruplarını belirlemek, moleküler-orbital ve bağlanma tanımlarını oluşturmak ve inorganik moleküller ile komplekslerin titreşimsel ve elektronik spektrumlarını tahmin etmek amacıyla uygulanmasıdır.
Kapsam
Bu alan, inorganik kimyada simetrinin sistematik kullanımını kapsamaktadır: simetri elementlerinin belirlenmesi ve moleküllerin nokta gruplarına atanması, karakter tabloları ve indirgenebilir temsillerin simetriye uyarlanmış orbitaller oluşturmak için kullanılması, inorganik moleküller ve kompleksler için moleküler-orbital diyagramlarının oluşturulması ve bunların elektronik spektrumlarının terim sembolleri, Orgel ve Tanabe–Sugano diyagramları ve seçim kuralları aracılığıyla yorumlanması. Herhangi bir element bloğunun tanımlayıcı kimyasından ziyade, koordinasyon ve ana grup kimyası genelinde kullanılan teorik bir çerçeve sağlamaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Bir molekülün nokta grubu, simetri elementlerinden nasıl belirlenir?
- Karakter tabloları, simetriye uyarlanmış orbitalleri ve moleküler-orbital diyagramlarını nasıl oluşturur?
- Hangi titreşimsel ve elektronik geçişlere simetri tarafından izin verilir?
- Terim sembolleri ve Tanabe–Sugano diyagramları, komplekslerin elektronik spektrumlarını nasıl açıklar?
Anahtar kavramlar
- Simetri elementleri ve işlemleri
- Nokta grupları ve karakter tabloları
- İndirgenebilir ve indirgenemez temsiller
- Simetriye uyarlanmış doğrusal kombinasyonlar
- Spektroskopi için seçim kuralları
- Terim sembolleri ve Tanabe–Sugano diyagramları
Temel kuramlar
- Grup teorisi ve nokta grubu sınıflandırması
- Bir molekülün simetri işlemleri matematiksel bir grup oluşturur; molekülü bir nokta grubuna atamak ve karakter tablosunu kullanmak, orbitalleri, titreşimleri ve spektroskopik seçim kurallarını düzenler.
- Simetriye uyarlanmış doğrusal kombinasyonlar ve MO diyagramları
- Ligand orbitallerini, aynı simetriye sahip metal orbitalleriyle eşleşen simetriye uyarlanmış doğrusal kombinasyonlar halinde birleştirmek, komplekslerin moleküler-orbital diyagramlarını verir ve kristal alan yarılmasını kovalent bir resme genelleştirir.
- Terim sembolleri ve Tanabe–Sugano analizi
- Bir d-elektron konfigürasyonunun serbest iyon terimleri bir ligand alanında ayrılır; Tanabe–Sugano diyagramları, ortaya çıkan durum enerjilerini alan gücüne karşı çizer ve komplekslerin d–d absorpsiyon spektrumlarını nicel olarak yorumlar.
Klinik önem
Simetri analizi, kızılötesi, Raman ve elektronik spektrumları yorumlamak, yapıları atamak ve inorganik moleküller ile katalizörlerin bağlanma ve reaktivitesini tahmin etmek için günlük bir araç olarak kullanılmaktadır.
Tarihçe
Grup teorisinin kimyaya uygulanması, 1930'ların moleküler-simetri analizlerinden ve Bethe ile Van Vleck'in kristal alan çalışmalarından gelişmiştir. Tanabe ve Sugano'nun 1954 tarihli enerji seviyesi diyagramları ve Orgel'in yorumları, simetriyi komplekslerin spektrumlarına bağlamış ve Cotton'ın ders kitabı bu yöntemleri inorganik kimyacılar için standart bir araç haline getirmiştir.
Öne çıkan isimler
- F. Albert Cotton
- Hans Bethe
- Leslie Orgel
- Yukito Tanabe
İlgili konular
Temel eserler
- tanabe1954
- cottongrouptheory1990
- weller2018
Sıkça sorulan sorular
- Kimyacılar neden bir molekülü bir nokta grubuna atamakla uğraşır?
- Nokta grubu bilindiğinde, karakter tablosu hangi orbitallerin birleşebileceğini, hangi titreşimlerin kızılötesi veya Raman aktif olduğunu ve hangi elektronik geçişlere izin verildiğini hemen ortaya koyar, böylece nitel yapıyı nicel spektroskopik tahminlere dönüştürür.
- Bir Tanabe–Sugano diyagramı neyi gösterir?
- Bir d-elektron iyonunun elektronik durumlarının enerjilerinin ligand alan gücü arttıkça nasıl değiştiğini gösterir, bu da kimyacıların bir kompleksin absorpsiyon bantlarını atamasını ve alan yarılması ile elektron itme parametrelerini çıkarmasını sağlar.