Lý thuyết MO của các phân tử vô cơ

Lý thuyết quỹ đạo phân tử dựa trên đối xứng xây dựng liên kết của các phân tử và phức chất vô cơ bằng cách kết hợp các quỹ đạo kim loại với các tổ hợp phối tử thích ứng đối xứng có đối xứng phù hợp.

Definition

Lý thuyết MO của các phân tử vô cơ là ứng dụng của đối xứng và lý thuyết quỹ đạo phân tử để xây dựng các quỹ đạo liên kết, không liên kết và phản liên kết của các phân tử và phức chất vô cơ từ các quỹ đạo kim loại và quỹ đạo phối tử thích ứng đối xứng.

Scope

Chủ đề này bao gồm việc xây dựng và giải thích các giản đồ quỹ đạo phân tử cho các phân tử vô cơ và phức chất phối trí bằng cách sử dụng lý thuyết nhóm: hình thành các quỹ đạo nhóm phối tử dưới dạng các tổ hợp tuyến tính thích ứng đối xứng, ghép chúng với các quỹ đạo s, p và d của kim loại có cùng đối xứng, xây dựng các giản đồ liên kết sigma và pi cho hình học bát diện và các hình học khác, và phục hồi sự tách trường phối tử như một kết quả của quỹ đạo phân tử. Nó áp dụng lý thuyết biểu diễn của các chủ đề trước vào liên kết.

Core questions

• Các quỹ đạo nhóm phối tử được hình thành và ghép với các quỹ đạo kim loại như thế nào?
• Giản đồ quỹ đạo phân tử của một phức chất bát diện hình thành như thế nào?
• Hình ảnh quỹ đạo phân tử phục hồi sự tách trường phối tử như thế nào?
• Các phối tử cho pi và nhận pi làm thay đổi giản đồ như thế nào?

Key concepts

• Các quỹ đạo nhóm phối tử
• Ghép đối xứng của các quỹ đạo
• Liên kết Sigma và pi trong các phức chất
• Các giản đồ quỹ đạo phân tử
• Phục hồi sự tách trường phối tử
• Hiệu ứng cho pi và nhận pi

Key theories

Các quỹ đạo nhóm phối tử và ghép đối xứng

Các quỹ đạo phối tử được kết hợp thành các quỹ đạo nhóm thích ứng đối xứng biến đổi thành các biểu diễn không thể rút gọn; chỉ các quỹ đạo kim loại có cùng đối xứng mới có thể tương tác với chúng, điều này quyết định kiểu liên kết.

Quan điểm quỹ đạo phân tử của các phức chất

Việc xây dựng giản đồ cho một phức chất bát diện đặt các quỹ đạo eg của kim loại vào các tổ hợp phản liên kết sigma và các quỹ đạo t2g là không liên kết (hoặc tương tác pi), tái tạo sự tách quỹ đạo d của lý thuyết trường phối tử từ các quỹ đạo phân tử.

Liên kết Pi và dãy quang phổ hóa học

Việc bao gồm các quỹ đạo pi của phối tử cho thấy rằng các phối tử cho pi làm tăng tập hợp t2g và giảm sự tách trong khi các phối tử nhận pi làm giảm nó và tăng sự tách, đưa ra một lý do quỹ đạo phân tử cho dãy quang phổ hóa học.

Clinical relevance

Các giản đồ quỹ đạo phân tử giải thích liên kết, từ tính, màu sắc và khả năng phản ứng của các phân tử và phức chất vô cơ, đồng thời củng cố việc giải thích hợp lý các phổ của chúng và thiết kế các chất xúc tác và vật liệu.

History

Lý thuyết quỹ đạo phân tử, được Mulliken và những người khác phát triển, đã được mở rộng sang các phân tử và phức chất vô cơ vào giữa thế kỷ XX, khi các phương pháp đối xứng được sử dụng để xây dựng các giản đồ quỹ đạo phân tử trường phối tử. Công trình của Gray, Hoffmann và những người khác đã biến các giản đồ này thành một mô tả tiêu chuẩn về liên kết vô cơ.

Key figures

• Robert Mulliken
• Harry Gray
• Roald Hoffmann

Seminal works

• cottongrouptheory1990
• weller2018
• albright2013

Frequently asked questions

Lý thuyết quỹ đạo phân tử cải thiện lý thuyết trường tinh thể cho các phức chất như thế nào?

Lý thuyết trường tinh thể coi các phối tử là các điện tích điểm và bỏ qua tính cộng hóa trị, trong khi lý thuyết quỹ đạo phân tử trộn rõ ràng các quỹ đạo kim loại và phối tử; nó tái tạo cùng một sự tách quỹ đạo d nhưng cũng giải thích các hiệu ứng cộng hóa trị, liên kết pi và dãy quang phổ hóa học.

Quỹ đạo nhóm phối tử là gì?

Quỹ đạo nhóm phối tử là một tổ hợp tuyến tính thích ứng đối xứng của các quỹ đạo phối tử riêng lẻ biến đổi thành một trong các biểu diễn không thể rút gọn của phức chất, để nó có thể được ghép với một quỹ đạo kim loại có cùng đối xứng để hình thành các quỹ đạo phân tử.