Η ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΗΝ ΥΛΗ. Σημαντικές Κατηγορίες Χημικών Ουσιών: 2ο μέρος: Σσύμπλοκες ενώσεις: ΑΡΣΗ ΕΚΦΥΛΙΣΜΟΥ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ ΔΙΑΣΧΙΣΗ. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ Δ ή 10Dq. Ε.Σ.Κ.Π. SPIN, ΑΚΤΙΝΑ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ. NΟΜΟΣ ΤΟΥ HUND. ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ

Η ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΗΝ ΥΛΗ. Σημαντικές Κατηγορίες Χημικών Ουσιών:  2ο μέρος: Σσύμπλοκες ενώσεις:  ΑΡΣΗ ΕΚΦΥΛΙΣΜΟΥ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ ΔΙΑΣΧΙΣΗ. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ Δ ή 10Dq. Ε.Σ.Κ.Π. SPIN,  ΑΚΤΙΝΑ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ. NΟΜΟΣ ΤΟΥ HUND. ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ

 

Δήμητρα Σπανού, χημικός, συνταξιούχος καθηγήτρια Μέσης Εκπαίδευσης από 30-6-2025

 

 

 

ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΕΚΦΥΛΙΣΜΕΝΩΝ d ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΟΥ ΙΟΝΤΟΣ

Σε ένα ελεύθερο άτομο ή ιόν στοιχείων μεταπτώσεως, στην αέρια φάση, όλα τα d τροχιακά είναι ενεργειακά ισότιμα (εκφυλισμένα) ώστε ένα ηλεκτρόνιο να έχει ίδια πιθανότητα να βρεθεί σε ένα από αυτά. Τα τροχιακά αυτά μπορεί να είναι μερικώς ή πλήρως γεμάτα.

Σύμφωνα με θεωρίες της άρσης του ενεργειακού  εκφυλισμού τροχιακών,

Ο εκφυλισμός απομακρύνεται με την επίδραση εξωτερικών επιδράσεων  (συστήματα πολλαπλών ηλεκτρονίων, φαινόμενα Zeeman  Stark,  k.l.p.) 

(Σύμφωνα με το φαινόμενο Ζίμαν (Zeeman effect) το οποίο,  σε ένα μαγνητικό πεδίοχωρίζει τα ενεργειακά επίπεδα ενός κβαντικού συστήματος δηλαδή γίνεται αφίρεση εκφυλισμού 

Όμως, κατά τον  σχηματισμό  συμπλεγμάτων των μετάλλων μεταπτώσεως, με την επίδραση του πεδίου των προσδεμάτων, ο εκφυλισμός καταργείται και τα εκφυλισμένα  τα d τροχιακά  του κεντρικού ιόντος υφίστανται σημαντικές αλλαγές που είναι κυρίως  διάσπαση (splitting) των εκφυλισμένων τροχιακών σε διαφορετικά ενεργειακά επίπεδα λόγω του ηλεκτροστατικού πεδίου των υποδοχέων (Ligands)

Οι ιδιότητες συστημάτων πολλαπλών ηλεκτρονίων συνοψίζονται στο θεώρημα του Kramers

Σύμφωνα με αυτό σε ένα ιόν με περιττό αριθμό ηλεκτρονίων   κάθε επίπεδο απουσία μαγνητικού πεδίου, πρέπει να είναι τουλάχιστον δύο φορές  εκφυλισμένα. Ο κβαντικός αριθμός πρεπέι να έχει τιμή  μεταξύ 1/2 και +U (;)

Αυτός ο εκφυλισμός μπορεί να εξαλειφθεί υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου 

Για ένα σύστημα με άρτιο αριθμό ηλεκτρονίων

και επίσης, ο εκφυλισμός μπορεί να αφαιρεθεί τελείως από ένα κρυσταλλικό πεδίο χαμηλής συμμετρίας οπότε παραμένουν μόνο μεμονωμένα επίπεδα 

 

 Δ. ή 10Dq ENEΡΓΕΙΑ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

Η επίδραση του κρυσταλλικού πεδίου σπάει την αλληλεπίδραση σπάει ο ενεργειακός εκφυλισμός και τα ενεργειακά επίπεδα διαχωρίζονται.

Η διαφορά στην ενέργεια των διαχωρισθένων τροχιακών μετά την άρση του εκφυλισμού είναι η ενέργεια διαχωρισμού Δ ή 10Dq

Σε ένα πεδίο διαφορετικής συμμετρίας η διάσπαση θα είναι διαφορετική αλλά πάντα θα καθορίζεται από την μαθηματική θεωρία των ομάδων. Όσο πιο πλήρης είναι η αφαίρεση του πενταπλού εκφυλισμού των d τροχιακών τόσο λιγότερο συμμετρικό είναι το πεδίο

Η ενέργεια διαχωρισμού Δ Στο οκτάεδρο η 10D είναι η διαφορά ενέργειας μεταξύ χαμηλών ενεργειακών σταθμών των τροχιακών t2g και υψηλών eg.

Η μέση ενέργεια των d τροχιακών αποτελεί το βαρύκεντρο. 

Συμμετρικά τροχιακά η κυματοσυνάρτηση δεν αλλάζει πρόσημο κατά την αναστροφή τους ως προς το κέντρο του μορίου. Προσθέτουμε το γράμμα g

Αντισυμμετρικά τροχιακά η κυματοσυνάρτηση  αλλάζει πρόσημο κατά την αναστροφή τους ως προς το κέντρο του μορίου

Α. Η Δ  ή 10Dq ENEΡΓΕΙΑ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

Εξαρτάται 

1. Από την οξειδωτική κατάσταση του μετάλλου (Αύξηση οξειδωτικής κατάτασης- Αύξηση της Δ) 

Όσο υψηλότερη είναι η κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου τόσο ισχυρότερο ηλεκτροστατική επίδραση έχει στον υποκαταστάτη Αυτά αυξάνουν την ενέργεια διαχωρισμού του κρυσταλλικού πεδίου Δ.

2. Από τη φύση του μεταλλικού ιόντος

  α. Η θέση του μεταλλοιόντος στον περιοδικό πίνακα όπου στην ίδια περίοδος (σειρά) με την Αύξηση του Ατομικού αριθμού το Δ μειώνεται.

 Κι αυτό επειδή αυξημένο φορτίο συστέλλει την ιοντική ακτίνα και αυξάνει την αλληλεπίδραση των αρνητικά φορτισμένων υποκαταστατών.

 β. Στην ίδια ομάδα με την Αύξηση του Ατομικού αριθμού, Αυξάνεται το Δ. 

d μέταλλα σε μεγαλύτερη περίοδο τα τροχιακά ανώτερου επιπέδου έχουν μεγαλύτερη διαχυτικότητα και παραμορφωσιμότητα άρα μικρότερη απόσταση από τους συνδέτες και μεγαλύτερη ενέργεια αλληλεπίδραση με τους υποκαταστάτες 

Παράδειγμα: Tο μεταλλοιόν Αu+2 6ης περιόδου στον περιοδικό πίνακα και 3ης σειρά στα μέταλλα μεταπτώσεως, εμφανίζει ενέργεια διαχωρισμού κρυσταλλικού πεδίου μεγαλύτερη σε σχέση με τον Cu+2 που βρίσκεται στην ίδια περίοδο αλλά στην 1η σειρά των στοιχείων μεταπτώσεως

 Ο Pt+2 και   Pb+2 ανήκουν στην 3η και στην 2η σειρά ώστε ο Pt+2 προκαλούν μεγαλύτερη διάσχιση πεδίου.  Τα δύο ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να σταθεροποιηθούν και ευνοούνται τα επίπεδα τετραγωνικά σύμπλοκα 

 

3. Από τη  φύση του Υποκαταστάτη

Υποκαταστάτες ισχυρού πεδίου όπως το CN- αυξάνουν το Δ και υποκαταστάτες χαμηλού πεδίου όπως το Ι- προκαλούν μικρότερο διαχωρισμό Δ

Αυτό δίνεται από την φασματοσκοπική σειρά των υποκαταστατών: Υποκαταστάτες που προκαλούν απο μικρό Δ προς μεγάλο Δ : I-,  Br-, S2-,  SCN-,  Cl-,   NO3-,  N3-,  F-,  OH-,  H2O,  NCS-,  CH3CN-,  Pyridini, NH3,  αιθυλενοδιαμίνη,  2,2΄διπυριδίνη,  phen(1,10)- ,  NO2,  τριφαινυλοφωσφίνη,  CN-,  CO,  

Έτσι οι τιμές που έχει η Δ είναι διαφορετική σεπεδία  διαφορετικής συμμετρίας  όπως επίσης και ο εκφυλισμός των ττροχιακών

 

 Ε. Σ. Κ.Π. (CFSE) ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ .

Теория кристаллического поля | ChemToday — химический портал

Η Ε.Σ.Κ.Π. είναι το συνολικό ποσό ενέργειας την οποία κερδίζει το κρυσταλλικό σύστημα έναντι του υποτιθέμενου σφαιρικού που είχε πριν αποκτήσει την κρυσταλλική δομή.

 Υπολογίζεται κατά απόλυτη τιμή και είναι πάντα θετική

Με την ενέργεια αυτή  σταθεροποιείται το σύστημα του συμπλόκου

Υπολογίζεται εάν αθροίσουμε την ενέργεια όλων των ηλεκτρονίων της d διαμόρφωσης, αθροίζοντας την αύξηση της ενέργειας για κάθε ηλεκτρόνι  λόγω των d τροχιακών . Εάν υπάρχουν ζεύγη ηλεκτρονίων στα d τροχιακά για την συνολική ενέργεια σταθεροποίησης πρέπει να αφαιρεθεί η ενέργεια P κάθε ζεύγους.

Η ενέργεια του  πεδίου τωn d τροχιακών των μετάλλων μεταπτώσεως, εξαρτάται από τον αριθμό των d ηλεκτρονίων του  και δεν ακολουθεί την στικτή γραμμή αλλά κάνει ¨λόφους" ανάλογα του αριθμού τους

 Κόκκινη γραμμη. Εδώ παρατηρούμε ότι για μέταλλα d0, d5, d10, δεν προστίθεται επιπλέον ενέργεια σταθεροποίησης με την προσθήκη υποκαταστατών γιατί η συνολική ΕΣΚΠ είναι 0

Στα στοιχεία μεταπτώσεως, τη σύνδεση των υποκαταστατών και η υπαρξη επιπλέον πεδίου υποκαταστατών, κάνει τα αρχικά εκφυλισμένα  5 d τροχιακά διασπώνται αναλόγως. Σε οκταεδρικό σύμπλοκο για παράδειγμα η διάσπαση γίνεται σε τρία χαμηλότερης ενέργειας t2g (2Δο/5) και δύο υψηλότερης ενέργειας eg. (3Δο/5)

 Παράδειγμα στο οκτάεδρο έχουμε ενέργεια διαχωρισμού Δο και αύξηση   κατά 3/5 Δο για κάθε ηλεκτρόνιο σε eg (αποσταθεροποίηση) και -2/5 για κάθε ηλεκτρόνιο που τοποθετείται σε χαμηλή t2g (σταθεροποίηση)   

Ε.Σ.Κ.Π. = [-(nt2g .2Δο/5) + (neg .3Δο/5)]

p.x. Για  d5 ασθενούς πεδίου η  Ε.Σ.Κ.Π. = [-(3t2g .2Δο/5) + (2eg .3Δο/5)]  =0

Εάν υπάρχουν ζεύγη ηλεκτρονίων στα d  τροχιακά για την ολική ενέργεια σταθεροποίησης προσθέτω και την ενέργεια Ρ που εξοικονομείται από την δημιουργία τους. Συνολική ενέργεια = Ε.Σ.Κ.Π. +Ρ

 Για κάθε ηλεκτρόνιο που τοποθετείται στο επίπεδο t2g έχω σταθεροποίηση κατά ο,4Δο ενώ αν τοποθετείται στο eg έχω αποσταθεροποίηση 0,6 Δο

Η ενέργεια σταθεροποίησης κρυσταλλικού πεδίου σε d μέταλλο εξαρτάται από τον αριθμό των d ηλεκττρονίων του

 

 

P  ή Π ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΖΕΥΞΗΣ (Pairing energy) 

Eίναι η ενέργεια που απαιτείται για να βρεθούν δύο ηλεκτρόνια με αντίθετο σπιν στο ίδιο τροχιακό και είναι αντίθετο με την ενέργεια που ελευθερώνεται εάν απομακρυνθουν αυτά από το τροχιακό (ενέργεια διάσπασης)

Οι ενέργειες των δυο ηλεκτρονίων είναι συνήθως διαφορετικές και εξαρτάται από το κεντρικό μέταλλο και το οξειδωτικό του επίπεδο. 

 

Η ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΩΝ ΔΟΜΩΝ.

Β.  Η ΣΧΕΣΗ ΤΗΣ  ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΖΕΥΞΗΣ Ρ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ ΕΠΙΡΡΕΑΖΕΙ ΤΗΝ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΣΥΜΠΛΟΚΟΥ

Γενικά ισχέιότι: Αν η τοποθέτηση των ηλεκτρονίων στα τροχιακά σύμφωνα με τον νόμο του Hund δίνει ενέργεια ζευγαρώματος των ηλεκτρονίων Ρ μεγαλύτερη από την   Ενέργεια Διάσπασης των d-τροχιακών  Δ  τότε η σύμπλοκη ένωση είναι σταθερή π.χ. [Fe(H2O)6]2+

 Αν η τοποθέτηση των ηλεκτρονίων στα τροχιακά σύμφωνα με τον νόμο του Hund δίνει ενέργεια ζευγαρώματος των ηλεκτρονίων Ρ μικρότερη από την   Ενέργεια Διάσπασης των d-τροχιακών  Δ  τότε αυτή η σύμπλοκη ένωση δεν  είναι σταθερή και για να σταθεροποιηθεί η κατανομή των ηλεκτρονίων δεν θα ακοπουθήσει τον νόμο του Hund αλλά θα γίνει έτσι ώστε να επιτευχθεί χαμηλότερο spin (iισχυρότερα πεδία)  p.x.  [Fe(CN)6]2+

Συγκρίνεται με την ενέργεια διαχωρισμού Δ ως εξής:

Αν Δ> P ευνοείται η κατάσταση χαμηλού σπιν και ωδηγεί σε ισχυρά πεδία

Αν Δ< P ευνοείται η κατάσταση υψηλόυ σπιν και ωδηγεί σε ασθενή πεδία

Κατ' αρχή, για να είναι το σύμπλοκο ιόν όσο το δυνατόν σταθερότερο θα πρέπει το κεντρικό ιόν να περιβάλεται από τον μεγαλύτερο δυνατό αριθμό συνδετών υπό την προυπόθεση βέβαια ότι οι δεσμοί αυτοί ελλατώνουν την συνολική ενέργεια. Οι συνδέτες και το κεντρικό ιόν θα πρέπει επίσης να ταιριάζουν μεταξύ τους και ως προς τις ιοντικές τους ακτίνες.

ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ SPIN   ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΡΟΠΗ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

Από την τοποθέτηση των ηλεκτρονίων στα d τροχιακά εξαρτάται η Ενέργεια Διαχωρισμού πεδίου Δ και  το μέγεθος της Δ καθορίζει την κατανομή των ηλεκτρονίων στα d τροχιακά και στην συνέχεια την κατάσταση σπιν του συμπλόκου

Οι διαμορφώσεις σπιν μπορούν να γίνουν κατανοητές από την θεωρία κρυσταλλικού πεδίου και από την θεωρία πεδίου υποκαταστατών

Η μαγνητική ροπή μπορεί να υπολογιστεί από τις καταστάσεις ασύζευκτων ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας τον τύπο 

μ= [n(n+2)]1/2     όπου n ο αριθμός ασύζευκτων ηλεκτρονίων  και το μ μετρείται σε μαγνητόνια (bohr)

 

Για αρκετές καταστάσεις οξείδωσης 

  • τα μέταλλα της πρώτης σειράς του τομέα d (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) μπορούν να υιοθετήσουν διαμορφώσεις υψηλού ή χαμηλού spin
  • σημειώνουμε ότι 
  • Μόνο τα μέταλλα της πρώτης σειράς του τομέα d (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) μπορούν να υιοθετήσουν διαμορφώσεις υψηλού  spin

  • τα μέταλλα 2ης και 3ης σειράς του τομέα d έχουν πάντα χαμηλό spin. Αυτό συμβαίνει γιατί τα σύμπλοκα παραβιάζουν τον νομο του Hund προκειμένου να κερδίσουν ενέργεια και να ξεπεράσουν την υψηλή ενέργεια πεδίου (από το μέταλλο ή από τους υποκαταστάτες). Έτσι με την δημιουργία ζευγών σε χαμηλής ενέργειας τροχιακά, αφ' ενός κερδίζουν ενέργεια λόγω χαμηλού τροχιακού, αφ' ετ'ερου προστίθεται η επίπλέον ενέργεια σύνδεσης Ρ λόγω των ζευγών ηλεκτρονίων που δημιουργούνται στα τροχιακά
  •  Συνολική ενέργεια = Ε.Σ.Κ.Π. +Ρ

ΔΙΑΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΣΥΜΠΛΟΚΑ

Τα σύμπλοκα παρουσιάζουν διαμαγνητικές ή παραμαγνητικές ιδιότητες ανάλογα με την κατανομή των  ηλεκτρονίων στα d τροχιακά του. Σχετίζονται με την παρουσία ή απουσία ασύζευκτων ηλεκτρονίων, ή το σπιν και την μαγνητική ροπή .

Διαμαγνητικά είναι τα υλικά που χαρακτηρίζονται με την απουσία ασύζευκτων ηλεκτρονίων, με ζευγαρωμένες καταστάσεις στα κελύφη που ελαχιστοποιεί την συνολική μαγνητική ροπή. Τέτοια υλικά  όταν βρεθούν στην επίδρασή ενός εξωτρικού μαγνητικού πεδίου αποδυναμώνουν την δράση του.Διαμαγνητικά σύμπλοκα περιέχουν ιόντα μετάλλου σε χαμηλό spin.Τα ηλακτρόνια γενίζουν τα τροχιακά χαμηλής ενέργειας. Παραδείγματα: [Co(NH3)6]3+   [Ni(CN)4]2-

Παραμαγνητικά υλικά περιέχουν ασύζευκτα  ηλεκτρόνια και έχουν μαγνητική ροπή που εξαρτάται από τον αριθμό τους.. Σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο προσανατολίζονται οι μαγνητικές ροπές των ασύζευκτων ηλεκτρονίων και το υλικό δέχεται την επίδραση του Παραδείγματα: [Fe(NH3)6]2+   [Mn(H2O)6]2+

 

ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΣΤΗΝ ΑΚΤΙΝΑ ΣΤΗ ΣΕΙΡΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ

Η ιοντική τους  ακτίνα αναμένεται να  μειώνεται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου και λόγω του εκφυλισμού των d τροχιακών . Химия переходных элементов

Η μεταβολή στην ακτίνα στη σειρά μεταβατικών μετάλλων δεν είναι μονότονη λόγω της επίδρασης του κρυσταλλικού πεδίου (ενέργεια σταθεροποίησης κρυσταλλικού πεδίου - CFSE) και της άρσης του εφυλισμού των d τροχιακών. Η ιοντική ακτίνα αυξάνεται επίσης κάθε φορά που γίνεται εισαγωγή ηλεκτρονίων στο eg τροχιακό

 

d1, d2, d3   Τόσο στα υψηλά όσο και στα χαμηλά σπιν, η διαμόρφωση είναι η ίδια (γεμάτη). Η ακτίνα μειώνεται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου.

d4, d5, d6, d7 : Η διαφορά γίνεται σημαντική.

Υψηλό σπιν (d4, d5, d6 d7) Τα ηλεκτρόνια κινούνται προς eg Η ακτίνα είναι μεγαλύτερη.

Χαμηλού σπιν (d4, d5, d6, d7) : Τα ηλεκτρόνια παραμένουν στο t2g

d8, d9, d10 Οι διαμορφώσεις ευθυγραμμίζονται και πάλι με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στα

-τροχιακά.

 

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΓΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΩΣ

 Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΗUND: 

1ος κανόνας είναι της μεγίστης πολλαπλότητας ή Θεμελιώδης κατάσταση  

Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν πρώτα τα  εκφυλισμένα τροχιακά (ιδιας υποστοιβάδας) ένα προς ένα, σχηματίζοντας διαμορφώσεις με τον μέγιστο αριθμό ασύζευκτων ηλεκτρονίων. Τοποθετούνται πρώτα με παράλληλα σπιν κι έτσι ελαχιστοποιούνται οι απώσεις προσδίδοντας την χαμηλότερη δυνατή ενέργεια . Δηλαδή, γεμίζουν πρώτα μονά ηλεκτρόνια κάθε διαθέσιμο τροχιακό. Παράδειγμα η πλήρωση των υβριδοποιημένων d τροχιακών της 1ης σειράς των στοιχείων μεταπτώσεω (κάτω)ς:  

Неспаренные электроны - это что такое? ОпределениеΜόλις όλα τα τροχιακά έχουν από ένα ηλεκτρόνιο,  αρχίζει η σύζευξη με αν Ηλεκτρόνια που καταλαμβάνουν εκφυλισμένα τροχιακά (ιδιας υποστοιβάδας), τοποθετούνται πρώτα με παράλληλα σπιν κι έτσι ελαχιστοποιούνται οι απώσεις προσδίδοντας την χαμηλότερη δυνατή ενέργεια . Δηλαδή, γεμίζουν πρώτα μονά ηλεκτρόνια κάθε διαθέσιμο τροχιακό κι μόλις όλα τα τροχιακά έχουν από ένα ηλεκτρόνιο αρχίζει η σύζευξη με αντίθετη φορά με στόχο την ελαχιστοποίηση των ηλεκτροστατικών απώσεων και μεγαλύτερη σταθερότητατίθετη φορά και η δημιουργία ζευγών που γεμίζουν τα ατομικά τροχιακά σύμφωνα με την αρχή του Pauli. Στόχος, η ελαχιστοποίηση των ηλεκτροστατικών απώσεων και μεγαλύτερη σταθερότητα

Παράδειγμα 

όμως,
Неспаренные электроны в основном состоянии: Атомы и электроны ...Οι ηλεκτρονιακές απεικονίσεις (δομές) στα σύμπλοκα των στοιχείων μεταπτώσεως δηλαδή η πλήρωση των διασπασμένων τροχιακών δεν ακολουθεί πάντα πιστά τον  κανόνα του αλλά Hund αλλά επιρρεάζεται ανάλογα με την ισχύ του υποδοχέα (ισχυρού ή ασθενούς πεδίου) και το πεδίο υποκαταστατών Αυτό καθορίζει όχι μόνο την ενέργεια διαχωρισμού του κρυσταλλικού πεδίου αλλά επιπλέον καθορίζει αν το σύμπλοκο θα είναι χαμηλού ή υψηλού  σπιν

Ακόμα επιρρεάζουν:

  Το φορτίο του μεταλλικού ιόντος. Όσο υψηλότερη είναι η κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου τόσο ισχυρότερο είναι το πεδίο του υποκαταστάτη. Κι αυτό επειδή αυξημένο φορτίο συστέλλει την ιοντική ακτίνα και αυξάνει την αλληλεπίδραση των αρνητικά φορτισμένων υποκαταστατών.

( Αυτά αυξάνουν επίσης,  την ενέργεια διαχωρισμού του κρυσταλλικού πεδίου Δ.)

Οι Υποκαταστάτες επηρεάζουν την κατανομή των d ηλεκτρονίων στα τροχιακά.Υποκαταστάτες ισχυροί  τείνουν να ζευγαρώνουν τροχιακά και να μειώνουν τον αριθμό ασύζευκτων ηλεκτρονίων

(Ακόμη, το μέγεθος του Δ των d τροχιακών αυξάνει  ανάλογα με την ένταση του πεδίου των υποκαταστατών όπως περιγράφεται στη φασματοσκοπική σειρά.)

Σημείωση: Εάν κατά την κατασκευή της σύνθετης ένωσης, δημιουργούνται ισχυρά πεδία,  τα μεταλλικά ιόντα  παραβιάζουν τον νομο του Hund στην τοποθέτηση ηλεκτρονίων στα τροχιακά  προκειμένου να κερδίσουν ενέργεια και να ξεπεράσουν την υψηλή ενέργεια πεδίου (από το μέταλλο ή από τους υποκαταστάτες). Έτσι με την δημιουργία ζευγών σε χαμηλής ενέργειας τροχιακά, αφ' ενός κερδίζουν ενέργεια λόγω χαμηλού τροχιακού, αφ' ετ'ερου προστίθεται η επίπλέον ενέργεια σύνδεσης Ρ λόγω των ζευγών ηλεκτρονίων που δημιουργούνται στα τροχιακά

 

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΓΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΩΣ

ΓΙΑ Τα ΟΚΤΑΕΔΡΙΚΑ ΣΥΜΠΛΟΚΑ... 

 ΟΤΑΝ ΙΣΧΥΕΙ ΚΑΙ ΟΤΑΝ ΔΕΝ ΙΣΧΥΕΙ Ο ΚΑΝΟΝΑΣ ΤΟΥ HUND

ΤΟ SPIN ΤΟΥΣ ΤΟ ΕΣΚΠ ΚΑΙ ΙΟΝΤΚΕΣ ΤΟΥΣ ΑΚΤΙΝΕΣ 

ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ dsp2  ή sp3d

Η κατανομή των ηλεκτρονίων στα d τροχιακά ενός μεταβατικού μετάλλου σε οκταεδρικό σύμπλοκο,

 έχει ως εξής:

 Για την 1η σειρά των μεταβατικών μετάλλων (μεταπτώσεως) τα στοιχχεία σε d1, d2, d3 τροχιακά τοποθετούνται σύμφωνα με τον νόμο του Hund.

 

Αν πρόκειται για d4 σύμπλοκο υπάρχει περίπτωση να ακλουθεί τον Hund  με 4 ασύζευκτα ηλεκτρόνια (Cr+2,  Cr+3,  Mn+3 με υποκαταστάτες που δεν επιρρεάζουν τον αριθμό οξείδωσης του μετάλλου) Υψηλό σπιν. Είναι παραμαγνητικό. Ιοντική ακτίνα 64,5 pm  ΕΣΚΠ  -0,6Δο σταθεροποιητική

 ή με 2 ασύζευκτα ηλεκτρόνια  όταν το Δ είναι μεγάλο και το 4ο ηλεκτρόνιο δεν συμπληρώνει το e τροχιακό υψηλής ενέργειας αλλά ζευγαρώνει ένα από  τα t2 .  Παραμαγνητικό. Περιλαμβάνει το Cr+2 και το Μn+3 . Χαμηλού σπιν .Ιοντική ακτίνα: 58 μm  -1,2Δο  Ε.Σ.Κ.Π.  απόσταθεροποητική

 

Αν πρόκειται για d5 σύμπλοκο υπάρχει περίπτωση να ακλουθεί τον Hund me 5 ασύζευκτα ηλεκτρ'ονια (Fe+3, Mn+2) Yψηλού σπιν, Ιοντική ακτίνα 64,5μm παραμαγνητικό     ΕΣΚΠ   με συνολική 0Δο 

και  υπάρχει περίπτωση να μην ακλουθεί τον Hund με 1 ασύζευκτο ηλεκτρ'ονιο χαμηλού σπιν παραμαγνητικό  Fe+3 , [Fe(CN)6]-3  ιΟντική ακτίνα: 55νm

 

Αν πρόκειται για d6 σύμπλοκο υπάρχει περίπτωση να ακλουθεί τον Hund me 4 ασύζευκτα ηλεκτρ'ονια Fe+2, Co+3, Υψηλό spin Iοντική ακτίνα  Co+3 είναι 61pm. Παραμαγνητικό    ΕΣΚΠ -0,4Δο σταθεροποητική 

 και  υπάρχει περίπτωση να μην ακολουθεί τον νομο του Hund και να είναι χωρίς  ασύζευκτα ηλεκτρ'ονια    Χαμηλό σπιν Ιοντική ακτίνα  είναι  62pm για Mn+3  Co+3 είναι 54,5 pm και Ni+4 είναι 48pm

 

Αν πρόκειται για d7 σύμπλοκο υπάρχει περίπτωση να ακλουθεί τον Hund me 3 ασύζευκτα ηλεκτρόνια (Fe+3, Mn+2) Yψηλού σπιν,  παραμαγνητικό ιονική ακτίνα για Co+2   είναι 74,5 pm   ΕΣΚΠ -1,2Δο σταθεροποητική 

και  υπάρχει περίπτωση να μην ακλουθεί τον Hund με 1 ασύζευκτο ηλεκτρ'ονιο χαμηλού σπιν Fe+3 , [Fe(CN)6]-3,     το  Co+3 έχει ιοντική ακτίνα 65pm. Παραμαγνητικό    ΕΣΚΠ  1,2Δο αποσταθεροποιητική

 

Αν πρόκειται για d8 σύμπλοκο υπάρχει περίπτωση να ακλουθεί τον Hund με  3 ζεύγη ηλεκτρόνια στο t2 και 2 στο eg  Yψηλού σπιν,  παραμαγνητικό ιονική ακτίνα για Νι+2   είναι 69 pm ΕΣΚΠ (-1,2Δο) σταθεροποητική

 

 Το ίδιο μπορεί να δώσει και

 τετραεδρική διαμόρφωση  με 2  ασύζευκτα ηλεκτρ'ονια   [Ni(CN)4]-2 

επίπεδη τετραγωνική  χαμηλού σπιν Ιοντικής ακτίνας 49μm

 

Αν πρόκειται για d9 σύμπλοκο υπάρχει περίπτωση να ακλουθεί τον Hund με  3 ζεύγη ηλεκτρόνια στο t2 και 1 ζεύγος στο eg  Yψηλού και 1 μονήρες σπιν,  παραμαγνητικό ιονική ακτίνα για Νι+2   είναι 69 pm ΕΣΚΠ  συνολική -0,6Δο σταθεροποητική

 

 Αν πρόκειται για d10 σύμπλοκο  ΕΣΚΠ  συνολική 0Δο Αυτό σημαίνει ότι η σταθεροποίηση ΕΣΚΠ δεν εξαρτάται από τη γεωμετρία του συμπλόκου (πιθανόν να καταλάβει τετραεδρικές ή και οκταεδρικές θέσεις

 

Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση επιρρεάζει 

 Για τις ομάδες 3-12 d block και εάν υποθέσουμε ότι δεν επιρρεάζει πολύ το πεδίο του μεταλλικού ιόντος ή των υποκαταστατών και η ενέργεια διαχωρισμού Δ δεν είναι πολύ μεγάλη κι έτσι εξακολουθεί να ισχύει ο νόμος του Hund ΓΙΑ

 

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΓΙΑ ΕΣΚΠ, ΣΠΙΝ, ΙΟΝΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΑΣ

Σε οκταεδρικά σύμπλοκα (κεντροσυμμετρικά g η ΕΣΚΠ είναι ως εξής:

 Για την 1η σειρά των μεταβατικών μετάλλων (μεταπτώσεως) τα στοιχχεία σε d1, d2, d3 τροχιακά τοποθετούνται σύμφωνα με τον νόμο του Hund.

 Για μεταλλικά ιόντα με d1 ηλεκτρονιακή απεικόνιση (Sc, Y):  το μοναδικό d ηλεκτρόνιο καταλαμβάνει ένα από τa τρία t2g  τροχιακάμε ενέργεια -2Δο/5 (σταθεροποίηση)

Για μεταλλικά ιόντα με d2 , d3 ηλεκτρονιακές απεικονήσεις  καταλαμβάνει τα άλλα δύο  από τa τρία t2g  τροχιακά με ενέργεια σταθεροποίησης σύμφωνα με τον κανόνα του Hund αντίστοιχα 4Δο/5 ή συνολικές  (-0,8Δο)  και -6Δο/5 ή (-1,2Δο) ( Ε.Σ.Κ.Π.σταθεροποίηση)

 

Για μεταλλικά ιόντα με d4 ηλεκτρονιακές απεικονήσεις  

Α. με 4 ασύζευκτα ηλεκτρόνια (Cr+2,  Cr+3,  Mn+3 με υποκαταστάτες που δεν επιρρεάζουν τον αριθμό οξείδωσης του μετάλλου)

Ta 3 πρώτα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα  τρία t2g  τροχιακά και το τέταρτο ηλεκτρόνιο το eg με ενέργεια  -6Δο/5 ( Ε.Σ.Κ.Π σταθεροποίηση) ή

 και 0,6Δο (αποσταθεροποιητική) με συνολική  -0,6Δο σύμφωνα με τον κανόνα του Hund αντίστοιχα  ( Ε.Σ.Κ.Π σταθεροποίηση)

 Είναι παραμαγνητικό

Β. ή με 2 ασύζευκτα ηλεκτρόνια  όταν το Δ είναι μεγάλο και το 4ο ηλεκτρόνιο δεν συμπληρώνει το e τροχιακό υψηλής ενέργειας αλλά ζευγαρώνει ένα από  τα t2 .  Συνολική ενέργεια  (-1,2Δο  Ε.Σ.Κ.Π.  απόσταθεροποητική Περιλαμβάνει το Cr+2 και το Μn+3

 

Για μεταλλικά ιόντα με d5 ηλεκτρονιακές απεικονήσεις

Α. me 5 ασύζευκτα ηλεκτρ'ονια (Fe+3, Mn+2) Yψηλού σπιν,  παραμαγνητικό

  καταλαμβάνει τα τρία t2g  τροχιακά και τα δύο τα υψηλής ενέργειας eg αντίστοιχα     -6Δο/5 ή  συνολική ΕΣΚΠ   με συνολική 0Δο 

Β. με 1 ασύζευκτο ηλεκτρόνιαο   και   με συνολική 0Δο Αυτό σημαίνει ότι η σταθεροποίηση ΕΣΚΠ δεν εξαρτάται από τη γεωμετρία του συμπλόκου (πιθανόν να καταλάβει τετραεδρικές ή και οκταεδρικές θέεις 

 

Για μεταλλικά ιόντα με d6 ηλεκτρονιακές απεικονήσεις

A. υπάρχει περίπτωση να ακλουθεί τον Hund me 4 ασύζευκτα ηλεκτρ'ονια Fe+2, Co+3,

B. και  υπάρχει περίπτωση να είναι χωρίς  ασύζευκτα ηλεκτρ'ονια   Ni+4, 

 

Για μεταλλικά ιόντα με d7 ηλεκτρονιακές απεικονίσεις  καταλαμβάνει τα  τρία t2g  τροχιακά και το τέταρτο και πέμπτο ηλεκτρόνιο το eg και το έκτο και έβδομο  σε δύο  t2gτροχιακά  ζευγαρώνει με αντίστοιχες  ενέργειες  -6Δο/5 ή (-1,2Δο) σταθεροποητική και 2.0,6 Δο ή(1,2Δο) (αποσταθεροποιητική) και -0,8Δο (σταθεροποιητική) με συνολική -0,8Δο σύμφωνα με τον κανόνα του Hund αντίστοιχα  ( Ε.Σ.Κ.Π σταθεροποίηση)

 

Για μεταλλικά ιόντα με d8 ηλεκτρονιακές απεικονίσεις  καταλαμβάνει τα  τρία t2g  τροχιακά και το τέταρτο και πέμπτο ηλεκτρόνιο το eg και το έκτο και έβδομο και όγδοο   σε τρία   t2gτροχιακά  ζευγαρώνει  με αντίστοιχες  ενέργειες  -6Δο/5 ή (-1,2Δο) σταθεροποητική και 2.0,6 Δο ή(1,2Δο) (αποσταθεροποιητική) και -1,2Δο (σταθεροποιητική) με συνολική -1,2Δο σύμφωνα με τον κανόνα του Hund αντίστοιχα  ( Ε.Σ.Κ.Π σταθεροποίηση)

 

Για μεταλλικά ιόντα με d9 ηλεκτρονιακές απεικονίσεις  καταλαμβάνει τα  τρία t2g  τροχιακά και το τέταρτο και πέμπτο ηλεκτρόνιο το eg και το έκτο και έβδομο και όγδοο  ζευγαρώνουν  σε τρία  t2gτροχιακά χαμηλής ενέργειας    και το ένατο ζευγαρώνει σε υψηλής ενέργειας eg  με αντίστοιχες  ενέργειες  -6Δο/5 ή (-1,2Δο) σταθεροποητική και 2.0,6 Δο ή(1,2Δο) (αποσταθεροποιητική) και -1,2Δο (σταθεροποιητική) και 0,6Δο   με συνολική -0,6Δο σύμφωνα με τον κανόνα του Hund αντίστοιχα  ( Ε.Σ.Κ.Π σταθεροποίηση)

 

Για μεταλλικά ιόντα με d10 ηλεκτρονιακές απεικονήσεις συμπληρώνονται τρία t2g  τροχιακά και τα δύο τα υψηλής ενέργειας eg αντίστοιχα     -2,4οΔο  σταθεροποητική και  2,4Δο (αποσταθεροποιητική) με συνολική 0Δο Αυτό σημαίνει ότι η σταθεροποίηση ΕΣΚΠ δεν εξαρτάται από τη γεωμετρία του συμπλόκου (πιθανόν να καταλάβει τετραεδρικές ή και οκταεδρικές θέσεις

 

 

ΓΙΑ Τα ΤΕΤΡΑΕΔΡΙΚΑ ΣΥΜΠΛΟΚΑ... 

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ Δ KAI ENEΡΓΕΙΑ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ Ε.Σ.Κ.Π.

ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ sp3

Σε τετραεδρικό σύμπλοκο, (;oχι κεντροσυμμετρικό) αντίθετα με το οκταεδρικο, η ενέργεια σταθεροποιείται σε e ηλεκτρόνια κατά 0,6Δt ενώ εάν τοποθετηθεί ηλεκτρόνιο σε t2 θέση αποσταθεροποιείται κατά 0,4Δt

 για σύμπλοκα d1 απεικόνιση Το 1 ηλεκτρόνιο στο χαμηλό τροχιαλό η ενέργεια ελαττώνεται κατά ο,4Δt  ( Ε.Σ.Κ.Π. σταθεροποίηση)

για σύμπλοκο d2 απεικόνιση με 2d ηλεκτρόνια στο t2 η συνολική ενέργεια ελαττώνεται   (Ε.Σ.Κ.Π.=  - 0,8Δt -σταθεροποίηση)

ομοίως

 σύμπλοκο d3 απεικόνιση συνολική ενέργεια ελαττώνεται   ( (Ε.Σ.Κ.Π.=- 0,8Δt -σταθεροποίηση)

 σύμπλοκο d4 απεικόνιση  συνολική ενέργεια ελαττώνεται   (Ε.Σ.Κ.Π.= - 0,4Δt -σταθεροποίηση)

 σύμπλοκο d5 απεικόνιση  συνολική ενέργεια ελαττώνεται   (  0Δt )

 σύμπλοκο d6 απεικόνιση  συνολική ενέργεια ελαττώνεται   (Ε.Σ.Κ.Π.= - 0,6Δt -σταθεροποίηση)

 σύμπλοκο d7 απεικόνιση  συνολική ενέργεια ελαττώνεται   ( - 1,2Δt -σταθεροποίηση)

 σύμπλοκο d8 απεικόνιση  ενέργεια ελαττώνεται   ( - 0,8Δt -σταθεροποίηση)

 σύμπλοκο d9 απεικόνιση  συνολική ενέργεια ελαττώνεται   ( - 0,4Δt -σταθεροποίηση)

σύμπλοκο d10 απεικόνιση  συνολική ενέργεια    (  0Δt )

 

Συμπληρωματικά για ηλεκτρονιακές απεικονίσεις (δομές) στα σύμπλοκα των στοιχείων μεταπτώσεως 

και  φασματοσκοπική σειρά των υποκαταστατών φασματοσκοπική σειρά των υποκαταστατών

 

Αυτό δίνεται από την φασματοσκοπική σειρά των υποκαταστατών: Υποκαταστάτες που προκαλούν απο μικρό Δ προς μεγάλο Δ : I-,  Br-, S2-,  SCN-,  Cl-,   NO3-,  N3-,  F-,  OH-,  H2O,  NCS-,  CH3CN-,  Pyridini, NH3,  αιθυλενοδιαμίνη,  2,2΄διπυριδίνη,  phen(1,10)- ,  NO2,  τριφαινυλοφωσφίνη,  CN-,  CO,  

Επίσης υποκαταστάτες ασθενούς : Η2Ο

Υποκαταστάτες ισχυρού πεδίου CO, CN-, NH3, PPh3

Παράδειγμα: Σε οκτάεδρο: 

Οι αριστεροί υποκαταστάτες (ασθενέστεροι) δεν προκαλούν βίαιη σύζευξη ηλεκτρονίων εντός του d επιπέδου κι έτσι σχηματίζουν εξωτερικά τροχιακά οκταεδρικά  σύμπλοκα με υψηλό σπιν.

Για τον ίδιο λόγο οι υποκαταστάτες στην δεξιά σειρά (ισχυροί) προκαλούν βίαιη σύζευξη τωνd ηλεκτρονίων και ονομάζονται υποκαταστάτες χαμηλού σπιν

Ορισμένα οκταεδρικά σύμπλοκα εμφανίζουν καταστάσεις υψηλού και χαμηλού σπιν σε δυναμική ισορροπία

 

Η ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ και 

ΟΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΩΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΩΝ ΠΛΕΓΜΑΤΩΝ

 Γνωρίζουμε ότι,  η γεωμετρία στον χώρο για ένα σύμπλοκο εξαρτάται

 α. από τον αριθμό ένταξης δηλαδή τον αριθμό των ομοιοπολικών δεσμών που σχηματίζει γύρω του το κεντρικό ιόν. Ο σχηματισμός δεσμού είναι συνήθως εξώθερμη διαδικασία ώστε το κεντρικό άτομο ή ιόν επιδιώκει τον μέγιστο δυνατό αριθμό υποκαταστατών.

 Έτσι, μεγάλο φορτίο του κεντρικού ιόντος και μικρό φορτίο υποκαταστάτη ευνοούν μεγάλο αριθμό σύνταξης

Β. φύση δεσμού κεντρικού ιόντος και υποκαταστάτη Σε ομοιοπολικούς δεσμούς M-L γίνεται μεταφορά ηλεκτρονιακού φορτίου από τον υποκαταστάτη στο κεντρικό ιόν, έτσι για υποκαταστάτες που διαθέτουν μεγάλη ποσότητα φορτίου ο αριθμός οι αριθμοί σύνταξης είναι μικροί

Γ.  Ο αριθμός ένταξης (σύνταξης)  είναι ίσος με τον αριθμό των υβριδοποιημένων dή f τροχιακών

 

Για τετραεδρκά σύμπλοκα (ορισμένα στοιχεία μεταπτώσεως) ο αριθμός σύνταξης είναι 4

Υβριδισμός κεντρικού ιόντος  sp3

Για τετραγωνικά σύμπλοκα<span style="color:#163E64; lumm=90000 lumo=10000" "=""> (κυρίως d8 ιόντα όπως NiII, PdII, PtII, CuII, Ag  ο αριθμός σύνταξης είναι 4

Υβριδισμός κεντρικού ιόντος   dsp2 

Για  δομή τριγωνική διπυραμιδική ο αριθμός ένταξης είναι 5

Για γραμμική δομή συμπλόκου  Ο Αριθμός σύνταξης 2 Είναι σπάνιος και συνανταται κυρίως σε d10 σύμπλοκα κεντρικών ιόντων. Ag I, Cu I, Au I, Hg I

 

Δ. Στερεοχημική παρεμπόδιση. Ογκώδεις υποκαταστάτες οδηγούν σε σύμπλοκα με μικρούς αριθμούς σύνταξης

 

ΟΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΩΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΩΝ ΠΛΕΓΜΑΤΩΝ               

(Τετραγωνική παραμόρφωση)

Jahn-Teller Distortions - Chemistry LibreTexts

Σε ορισμένα σύμπλοκα οι δύο αξονικοί δεσμοί επί του άξονα των z είναι μακρύτεροι από τους 4 ισημερινούς δεσμούς επί των αξόνων x κζι y

Η απόκλιση από την οκταεδρική γεωμετρία μετά την απομάκρυνση των δύο υποκαταστατών L1 και L6 που εντοπίζονται κατά μήκος του άξονα z ονομάζεται τετραγωνική παραμόρφωση. Αυτό συμβαίνει γιατί η ενέργεια του dz2 χαμηλώνει (οι απώσεις έχουν μειωθεί) Η ενέργειες των dx2-y2 και dxy αυξάνεται γιατί έχουνντους λοβούς τους στο επίπεδο xy των υποκαταστατών. H ενέργεια των dxy και dyz δεν επιρεάζεται πολύ

Ligandenfeldtheorie - Lexikon der Chemie

Jahn Teler effect

Εάν στην οκταεδρική συναρμολόγηση οι 2 αξονικοί υποκαταστάτες απομακρυνθούν εντελώς, προκύπτει επίπεδο τετραγωνικό κρυσταλλικό πλέγμα συμπλόκου

  t32g, e1g .

Η προσέγγιση των υποκαταστατών L1 και L6 στα d τροχιακά του οκταεδρικού ποικίλει σε ισχύ. 

Συνήθως παρατηρείται 

σε d8 σύστημα ισχυρού πεδίου Pt2+        [PtCl4]2-

 καi d9 ( μέταλλα Cu2+ [Cu(NH3)4]2+

Π.χ.  Ο Pt+2 και   Pb+2 που ανήκουν στην 3η και στην 2η σειρά ώστε ο Pt+2 προκαλούν μεγαλύτερη διάσχιση πεδίου.  Τα δύο ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να σταθεροποιηθούν και ευνοούνται τα επίπεδα τετραγωνικά σύμπλοκα

Στο επίπεδο τετραγωνικό σύμπλοκο  τα τροχιακά που χαρακτηρίζονται από z χαρακτήρα dz2, dzx, dzy, δέχονται μειωμένη άπωση από το πεδίο των υποκαταστατών και επομένως σταθεροποιούνται ενεργειακά. Έχουμε γεωμετρική παραμόρφωση και μείωση της συμμετρίας , ο εκφυλισμός αφαιρείται και εμφανίζεται ένα επιπλέον κέρδος ενέργειας

 

Τριγωνική παραμόρφωση ή παραμόρφωση από περιστροφή

(A) [PtCl6] 2-; (B) [PtCl4] 2-; (C) [PtBr4] 2-; (D) [PtI4] 2-(E) The ... Με παραμόρφωση από το οκταεδρικό πλέγμα  μετά την απομάκρυνση ή πλησίασμα δύο αντιδιαμετρικών πλευρών στο κεντρικό άτομο ή ιόν

Ομοίως, οι δύο αντιδιαμετρικές πλευρές μπορεί να περιστραφούν με αντίθετη φορά η μια από την άλλη

Ακόμη, αν υπάρχει ασύμμετρη υποκατάσταση δηλαδή οι υποκαταστάτες δεν είναι όλοι ίδιοι ή αν οι υποκαταστάτες είναι ογκώδεις ή εάν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους τότε τα κανονικά γεωμετρικά σχήματα παραμορφώνονται

Παραδείγματα  8εδρων κρυσταλλικών πεδίων που έχουν όμως διαφοροποίηση στην κατανομή των ηλεκτρονίων στα τροχιακά λόγω διαφορετικών υποκαταστατών [PtCl4]-2  και [PtCl2(ΝH3)2]

 

ΠΗΓΕΣ

Βασικές Αρχές Ανόργανης Χημείας . Γ. ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΑΚΗΣ -Χ. ΜΗΤΣΟΠΟΥΛΟΥ -Κ. ΜΕΘΕΝΙΤΗΣ

10. CRYSTAL FIELD THEORY(PPP).pdf

 

Химия переходных элементов

https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_states_(d_electrons)#:~:text=Ionic%20radii.%20The%20spin%20state%20of%20the,given%20d%2Delectron%20count%2C%20high%2Dspin%20complexes%20are%20larger. 

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Spectrochemical_series

 https://klouras.chem.upatras.gr/attachments/article/32/3.%20GENERAL%20PROPERTIES%20OF%20TRANSITION%20METALS.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_states_(d_electrons)#:~:text=Ionic%20radii.%20The%20spin%20state%20of%20the,given%20d%2Delectron%20count%2C%20high%2Dspin%20complexes%20are%20larger.

9.4.2. Θεωρία Κρυσταλλικού Πεδίου

https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_states_(d_electrons)#:~:text=Ionic%20radii.%20The%20spin%20state%20of%20the,given%20d%2Delectron%20count%2C%20high%2Dspin%20complexes%20are%20larger.

Εκφυλισμός, Αφαίρεση - Εγχειρίδιο Χημικού 21

Θεωρία Δεσμών Σθένους σε Σύνθετες Ενώσεις | Σύνθετες ενώσεις. Σχολικό βιβλίο

 
 
 
 

 

 

 

 

akatergasto

Παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος του Δo

Το μέγεθος του Δo υπαγορεύει εάν ένα σύμπλοκο με τέσσερα, πέντε, έξι ή επτά d ηλεκτρόνια είναι υψηλό σπιν ή χαμηλό σπιν, γεγονός που επηρεάζει τις μαγνητικές ιδιότητες, τη δομή και την αντιδραστικότητά του. Μεγάλες τιμές του Δo (δηλαδή, Δo > P) δίνουν ένα σύμπλοκο χαμηλού σπιν, ενώ μικρές τιμές του Δo (δηλαδή, Δo < P) παράγουν ένα σύμπλεγμα υψηλού σπιν. Όπως σημειώσαμε, το μέγεθος του Δo εξαρτάται από τρεις παράγοντες: το φορτίο στο μεταλλικό ιόν, τον κύριο κβαντικό αριθμό του μετάλλου (και επομένως τη θέση του στον περιοδικό πίνακα) και τη φύση του συνδέτη. Οι τιμές του Δo για ορισμένα αντιπροσωπευτικά σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης δίνονται στον Πίνακα 1.1.

Πίνακας 1.1 : Ενέργειες διάσπασης κρυσταλλικού πεδίου για ορισμένα οκταεδρικά (Δo)* και τετραεδρικά (Δt) σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης

 
Οκταεδρικά Συμπλέγματα Δo (cm−1) Οκταεδρικά Συμπλέγματα Δo (cm−1) Τετραεδρικά Σύμπλοκα Δt (cm−1)
*Οι ενέργειες που λαμβάνονται με φασματοσκοπικές μετρήσεις δίνονται συχνά σε μονάδες κυματικών αριθμών (cm−1). ο αριθμός κύματος είναι το αντίστροφο του μήκους κύματος της αντίστοιχης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εκφρασμένο σε εκατοστά: 1 cm−1 = 11,96 J/mol.

Η φύση των υποκαταστατών
[Ti(H2O)6]3+ 20,300 [Fe(CN)6]4− 32,800 VCl4 9010
[V(H2O)6]2+ 12,600 [Fe(CN)6]3− 35,000 [Συν4]2− 3300
[V(H2O)6]3+ 18,900 [CoF6]3− 13,000 [CoBr4]2− 2900
[CrCl6]3− 13,000 [Co(H2O)6]2+ 93
γεμάτη). Η ακτίνα μειώνεται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου.