Kristal Alan Teorisi - Tetrahedral ve Kare Düzlemsel Kompleksler

Tetrahedral Kompleksler

Kristal alan teorisi (CFT), oktahedral dışındaki geometrilerdeki moleküller için geçerlidir. Oktahedral komplekslerde, d_x²−y² ve d_z² orbitallerinin lobları doğrudan ligandlara işaret eder. Tetrahedral kompleksler için, d orbitalleri yerinde kalır, ancak eksenler arasında sadece dört ligand bulunur. Orbitallerin hiçbiri doğrudan tetrahedral ligandlara işaret etmez. Bununla birlikte, d_x²−y² ve d_z² orbitalleri (Kartezyen eksenler boyunca) d_xy, d_xz ve d_yz orbitallerinden daha az ligandlarla örtüşür. Oktahedral duruma benzer şekilde, bir tetrahedral kristal alanındaki d orbitalleri için enerji diyagramı, Şekil 1’de gösterildiği gibi tahmin edilebilir. Karışıklığı önlemek için, oktahedral e_g seti bir tetrahedral e seti haline gelir ve oktahedral t_2g seti bir t₂ seti haline gelir.

Şekil 1. Metal iyonunun d orbitallerinin oktahedral ve tetrahedral kristal alanları altında bölünmesi. Oktahedral kristal alanına kıyasla, tetrahedral kristal alanındaki bölme deseni ters çevrilmiştir. Oktahedral kompleksin kristal alan bölme enerjisi Δ_oct, tetrahedral kompleksin kristal alan bölme enerjisinden Δ_tet daha büyüktür.

CFT elektrostatik itmeye dayandığından, ligandlara daha yakın olan orbitaller dengesizleştirilecek ve diğer orbital kümesine göre enerjide yükselecektir. Bölünme, oktahedral komplekslerden daha azdır, çünkü örtüşme daha azdır, bu nedenle kristal alan bölme enerjisi Δ_tet , genellikle küçüktür.

Kare Düzlemsel Kompleksler

Diğer yaygın geometri kare düzlemseldir. Bir kare düzlemsel geometriyi, bir çift çıkarılmış trans ligand içeren bir oktahedral yapı olarak düşünmek mümkündür. Çıkarılan ligandların z ekseni üzerinde olduğu varsayılmaktadır. Bu, z eksenindeki veya yakınındaki orbitallerin daha kararlı hale gelmesi ve x- veya y eksenlerindeki veya yakınındaki orbitallerin daha az kararlı hale gelmesi nedeniyle d orbitallerinin dağılımını değiştirir. Bu, oktahedral t_2g ve e_g kümelerinin bölünmesine neden olur ve daha karmaşık bir bölme deseni verir (Şekil 2).

Şekil 2. t_2g kümesinin ve e_g kümesinin kare düzlemsel bir kristal alanda bölünmesi. Kare düzlemsel komplekslerin veya Δ_sp‘nin kristal alan bölme enerjisi Δ_oct‘den daha büyüktür.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 19.3: Spectroscopic and Magnetic Properties of Coordination Compounds.