Chapter 10: Transition Metals and Coordination Complexes

Back to chapter

10.7:

Değerlik Bağı Teorisi

JoVE Core
Química

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

JoVE Core Química

Valence Bond Theory

Vídeo Anterior
10.5: Structural Isomerism

Próximo Vídeo
10.8: Crystal Field Theory – Octahedral Complexes

Idiomas

COMPARTILHAR

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Koordinat kompleksleri, koordinat kovalent bağlarına katılan metal orbitallere bağlı olarak oktahedral, tetrahedral ve kare düzlem gibi farklı geometriler sergiler. Değerlik bağ teorisi veya VBT, bunu metalin s, p ve d orbitallerinin hibridizasyonuna dayanarak açıklar. Hibridizasyon, doldurulmuş ligand orbitallerine koordine olabilen eşdeğer enerjilere sahip boş orbitaller sağlar.Oktahedral bir kompleks olan hexafluorocobaltate düşünün. Ko³⁺iyonu kısmen doldurulmuş 3d orbitallere ve boş 4s, 4p ve 4d orbitallere sahiptir. Kompleksi oluşturmak için, metalin altı boş orbitali, 4s, 4p ve iki 4d, bir oktahedronun köşelerine işaret eden altı sp³d² orbitaline hibritlenir.Hibrit orbitaller, paramanyetik kompleksi oluşturmak için altı florür grubundan yalnız çiftleri kabul eder. Hexamminecobalt’ta amino grupları kobaltın 3 boyutlu elektronlarının yeniden düzenlenmesine ve iki boş 3 boyutlu orbital oluşturmasına neden olur. Bunlar, 4s ve 4p orbitalleri ile birleşerek altı d²sp hibrit orbitali oluşturur ve bunlar daha sonra diyamanyetik kompleksi oluşturmak için altı amonyak grubuna koordineli olarak bağlanır.Şimdi, tetrahedral kompleksi tetrakloronikelat’ı düşünün. Ni²⁺ion 3d⁸ konfigürasyonuna sahiptir. Boş 4s ve 4p orbitalleri, bir tetrahedronun köşelerine işaret eden dört sp³ orbital verecek şekilde melezlenir.Burada, her bir klorür grubundan bir tane olmak üzere dört çift elektron, paramanyetik kompleksi oluşturmak için hibrit orbitalleri işgal eder. Son olarak, tetrakloroplatinat gibi kare düzlemsel bir kompleksi inceleyin. Pt²⁺ion bir d⁸ konfigürasyonuna sahiptir.Klorür grupları, metalin 3 boyutlu elektronlarını yeniden düzenlenmeye zorlayarak boş bir yörünge oluşturur. Boş orbital, bir karenin köşelerine yönlendirilmiş dört dsp² hibrit orbital vermek için 4s ve iki 4p orbitaliyle birleşir. Klorür ligandlarından elektron çiftlerini kabul ettikten sonra, diyamanyetik kompleks oluşur.Koordinasyon kompleksleri renkleri ve manyetik davranışları bakımından farklılık gösterse de, VBT bunların elektronik spektrumlarını ve manyetik davranışlarının sıcaklıkla değişimini açıklamaz.

10.7:

Değerlik Bağı Teorisi

Koordinasyon bileşikleri ve kompleksleri, oluştukları metal atomuna/iyonuna ve ligandlarına bağlı olarak farklı renkler, geometriler ve manyetik davranışlar sergiler. Koordinasyon komplekslerinin bağını ve yapısını açıklamak için Linus Pauling, hibridizasyon kavramlarını ve atomik orbitallerin üst üste binmesini kullanarak değerlik bağı teorisini (VBT’yi) önerdi. VBT’ye göre, merkezi metal atomu veya iyonu (Lewis asidi) uygun enerjinin boş orbitallerini sağlamak için melezleşir. Bu orbitaller, koordinat kovalent metal-ligand bağları oluşturmak için dolu ligand orbitallerinden (Lewis bazları) elektron çiftlerini kabul eder. Hibridizasyon türü ve hibrit orbitallerin sayısı kompleksin geometrisini belirler.

Geometri	Hibridizasyon
Lineer	sp
Tetrahedral	sp³
Kare düzlemsel	dsp²
Oktahedral	d²sp³ or sp³d²

Bir tetrahedral komplekste, metal üzerindeki üç boş p orbital ve bir boş s orbital, kovalent koordinat bağını oluşturmak için dolu ligand orbitalleri ile örtüşen dört sp3 hibrid orbital oluşturmak üzere hibridize olur. Benzer şekilde, boş atomik orbitalleri merkezi metal iyonu ((d²sp³ veya sp³d² hibridizasyonu) üzerinde karıştırarak oktahedral kompleksler için altı hibrit orbital oluşturulur. Doğrusal kompleksler söz konusu olduğunda, bir s ve bir p orbitalleri üst üste gelir ve iki sp hibrit orbitalinin oluşumuna yol açar.

İç ve Dış Yörünge Kompleksleri

Yaklaşan ligandların gücü, atomik orbitallerin merkezi metal iyonu üzerindeki hibridizasyonunu etkiler. [Co(NH₃)₆]⁺³ gibi bir oktahedral kompleks örneğini düşünün. Co⁺³ iyonu, 3d orbitallerde altı elektron içerir ve boş 4s ve 4p orbitallerine sahiptir. Güçlü alan ligandları olan gelen NH₃ ligandları, eşleştirilmemiş 3d elektronları yeniden düzenlemeye ve diğer 3d elektronlarla eşleştirmeye zorlar. Bu, altı eşdeğer d²sp³ hibrit orbital oluşturmak için bir 4s ve üç 4p orbital ile birleştirilen iki boş 3d orbital oluşturur. Altı hibrit orbital, oktahedral kompleksi oluşturmak için amonyak ligandlarının doldurulmuş atomik orbitalleri ile örtüşür. Metal üzerindeki iç d (3d) orbitalleri hibridizasyona katıldığından, [Co(NH₃)₆]⁺³ bir iç yörünge kompleksi olur. Eşlenmemiş elektronların yokluğu nedeniyle, kompleks diamanyetiktir veya düşük spin kompleksi olarak adlandırılır.

[Co(F)₆]⁺³ gibi başka bir oktahedral komplekste, florür ligandı zayıf bir alan ligandı olduğundan, metalin 3d⁶ elektronları yeniden düzenlenmez. Hibridizasyona boş orbitaller sağlamak için, en dıştaki boş 4d orbitallerinden ikisi, altı boş hibrit orbital oluşturmak üzere bir 4s ve üç 4p orbital ile birleşir. En dıştaki d orbitalleri kullanıldığından, hibridizasyon sp³d² hibridizasyonu olarak adlandırılır ve kompleks bir dış orbital kompleksi olarak adlandırılır. Eşleştirilmemiş elektronların varlığı kompleksi paramanyetik hale getirir ve bu nedenle bu kompleksler yüksek spin kompleksleri olarak da bilinir.

<pYüksek spin veya dış yörünge kompleksleri, düşük spin veya iç yörünge komplekslerine kıyasla daha kararsız ve daha az kararlıdır (sp³d² orbitallerinin daha yüksek enerjileri nedeniyle).