ZWIĄZKI METALI PRZEJŚCIOWYCH. Jak powstaje jon kompleksowy? K 3 FeF 6 3K + + (FeF 6 ) 3-

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ZWIĄZKI METALI PRZEJŚCIOWYCH. Jak powstaje jon kompleksowy? K 3 FeF 6 3K + + (FeF 6 ) 3-"

Dominik Czajka
5 lat temu
Przeglądów:

1 WYKŁAD 4 ZWIĄZKI METALI PRZEJŚCIOWYCH Jak powstaje jon kompleksowy? K 3 FeF 6 3K (FeF 6 ) 3 Fe 3 (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 5 OKTAEDR F F F 3 Fe F F F jon centralny ligand

2 Energia elektronów d jonu centralnego zmienia się pod wpływem pola elektrycznego ligandów E Wolny jon Jon w polu uśrednionym ligandów Jon w polu ligandów o wysokiej symetrii Co zyskujemy dzięki wysokiej symetrii kompleksu? E 3/5 E 2/5 E Wolny jon Kompleks z uśrednionym polem ligandów Rzeczywisty kompleks oktaedryczny WNIOSEK: Kompleks zyskuje dodatkową energię stabilizacji (2/5 E dla każdego elektronu umieszczonego na trzech najniższych poziomach) dzięki symetrii oktaedrycznej.

3 KOMPLEKSY KOORDYNACYJNE Z WIĘKSZĄ LICZBĄ ELEKTRONÓW JONU CENTRALNEGO. 1 elektron d : Ti 3 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 1 E energia stabilizacji =2/5 E*1elektron = 2/5 E 2 elektrony d: V 3 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 2 E energia stabilizacji =2/5 E*2elektrony= 4/5 E

4 3elektrony d: Cr 3 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 3 E energia stabilizacji =2/5 E*3elektrony= 6/5 E 4 elektrony d: Mn 3 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 4 czy? E Konfiguracja niskospinowa Konfiguracja wysokospinowa

5 Dwa procesy konkurencyjne: a) elektron traci energię przy ustawieniu antyrównoległym (reguła Hunda) b) elektron zyskuje energię stabilizacji(2/5 E) E zależy między innymi od rodzaju ligandu Szereg spektrochemiczny I,Br,Cl, F,C 2 H 5 OH,H 2 O,NH 3, NO 2,CN coraz większe rozszczepienie E

6 i dlatego: 5 elektronów d:fe 3 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 5 Kompleks wysokospinowy Kompleks niskospinowy E 3 [FeF ] 6 3 [Fe(CN) ] 6 Rozszczepienie poziomów d jonu centralnego w kompleksie o symetrii: 1. skróconej bipiramidy tetragonalnej 2. oktaedru 3. wydłużonej bipiramidy tetragonalnej 4. bipiramidy rombowej

7 dz2 2 2 dx y dxz dxy dyz dxzdyz 2 2 dx y dz2 dxy Bipiramida rombowa Co decyduje o tym, że jeden jon tworzy kompleks oktaedryczny a inny wykazuje symetrię nieco odkształconą od oktaedru, np. bipiramidy tetragonalnej? Wszystkie atomy wchodzące w skład cząsteczki, jonu lub dowolnego układu wieloatomowego zajmują zawsze takie położenia, aby energia całego układu była jak najniższa. ENERGIA DECYDUJE O SYMETRII KOMPLEKSU.

8 WNIOSKI: 1. JONY METALI PRZEJŚCIOWYCH POSIADAJĄCE 1 LUB 9 ELEKTRONÓW d NIE MOGĄ TWORZYĆ KOMPLEKSÓW OKTAEDRYCZNYCH (np. Ti 3, Cu 2 ) (bo skrócona bipiramida tetragonalna ma niższą energię) 2. NISKOSPINOWE KOMPLEKSY (TZN, TAKIE W KTÓRYCH WYSTĘPUJĄ LIGANDY DAJĄCE DUŻE ROZSZCZEPIENIE) PIĘCIOKROTNIE ZDEGENEROWANEGO POZIOMU d Z SZEŚCIOMA ELEKTRONAMI d MOGĄ MIEĆ SYMETRIĘ OKTAEDRU (np.fe 2, Co 3 z ligandami CN ) 3. KOMPLEKSY POSIADAJĄCE 3 LUB 8 ELEKTRONÓW d (np.v 2, Cr 3,Ni 2 ) MOGĄ MIEĆ SYMETRIĘ OKTAEDRU 4. WYSOKOSPINOWE KOMPLEKSY (TZN. KOMPLEKSY, W KTÓRYCH WYSTĘPUJĄ LIGANDY DAJĄCE MAŁE ROZSZCZEPIENIE PIĘCIOKROTNIE ZDEGENEROWANEGO POZIOMU d) Z 5 ELEKTRONAMI MOGĄ MIEĆ SYMETRIĘ OKRAEDRU.

9 x y z dyz z y x dxy

10 y x z dxz z y 2 2 x dx y

11 z x y 2 dz

12 19 K : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 1 20 Ca : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 21 Sc: (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 1 22 Ti : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 2 23 V : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 3 24 Cr : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 1 (3d) 5 25 Mn : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 5 26 Fe : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 6 27 Co : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 7 28 Ni : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 8 29 Cu : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 1 (3d) Zn : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (4s) 2 (3d) 10

13 3 Ti 22 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 1 3 V 23 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 2 2 V 23 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 3 3 Cr 24 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 3 2 Cr 24 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 4 3 Mn 25 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 4 2 Mn 25 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 5 3 Fe 26 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 5 2 Fe 26 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 6 2 Cu 29 : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 6 (3d) 9

14 0jon metalu przejściowego bez ligandów 1jon metalu przejściowego w uśrednionym polu ligandów 2jon w polu ligandów o symetrii oktaedrycznej 3jon w polu ligandów o symetrii bipiramidy wydłużonej 4jon w polu ligandów o symetrii bipiramidy skróconej 5jon w polu ligandów o symetrii bipiramidy rombowej

15 0jon metalu przejściowego bez ligandów 1jon metalu przejściowego w uśrednionym polu ligandów 2jon w polu ligandów o symetrii oktaedrycznej 3jon w polu ligandów o symetrii bipiramidy wydłużonej 2 2 1/2 Ε 1/2 Ε dx 2 y dz /3 Ε 1/3 Ε dxy d d xz yz

16 0jon metalu przejściowego bez ligandów 1jon metalu przejściowego w uśrednionym polu ligandów 2jon w polu ligandów o symetrii oktaedrycznej 4jon w polu ligandów o symetrii bipiramidy skróconej 2 dz dx 2 2 y 1/2 Ε 1/2 Ε d d xz yz dxy 1/3 Ε 2/3 Ε

17 0jon metalu przejściowego bez ligandów 1jon metalu przejściowego w uśrednionym polu ligandów 2jon w polu ligandów o symetrii oktaedrycznej dx y 3/5 Ε dz /5 Ε dxy dxzdyz

Podobne dokumenty

ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE SOLE PODWÓJNE

ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE SOLE PODWÓJNE Sole podwójne - to sole zawierające więcej niż jeden rodzaj kationów lub więcej niż jeden rodzaj anionów. Należą do nich m. in. ałuny, np. ałun glinowo-potasowy K 2 Al