Differenza chiave – Ligand forte vs Ligand debole
Un ligando è un atomo, uno ione o una molecola che dona o condivide due dei suoi elettroni attraverso un legame covalente coordinato con un atomo o ione centrale. Il concetto di ligandi è discusso in chimica di coordinazione. I ligandi sono specie chimiche coinvolte nella formazione di complessi con ioni metallici. Quindi, sono anche conosciuti come agenti complessanti. I ligandi possono essere monodentati, bidentati, tridentati, ecc. In base alla denticità del ligando. La denticità è il numero di gruppi di donatori presenti in un ligando. Monodentato significa che il ligando ha un solo gruppo di donatori. Bidentato significa che ha due gruppi di donatori per una molecola di ligando. Esistono due tipi principali di ligandi classificati in base alla teoria dei campi cristallini; ligandi forti (o ligandi di campo forti) e ligandi deboli (o ligandi di campo deboli). Il differenza fondamentale tra ligandi forti e ligandi deboli è quello la divisione degli orbitali dopo il legame a un ligando di campo forte provoca una differenza maggiore tra gli orbitali di livello energetico superiore e inferiore mentre la divisione degli orbitali dopo il legame con un ligando di campo debole provoca una differenza inferiore tra gli orbitali di livello energetico superiore e inferiore.
Cos'è la teoria del campo di cristallo?
La teoria del campo dei cristalli può essere descritta come un modello progettato per spiegare la rottura delle degenerazioni (gusci di elettroni di uguale energia) degli orbitali elettronici (solitamente orbitali do f) a causa del campo elettrico statico prodotto da un ambiente circostante anione o anioni (o ligandi). Questa teoria viene spesso utilizzata per dimostrare il comportamento dei complessi di ioni di metalli di transizione. Questa teoria può spiegare le proprietà magnetiche, i colori dei complessi di coordinazione, le entalpie di idratazione, ecc.
Teoria:
L'interazione tra lo ione metallico ei ligandi è il risultato dell'attrazione tra lo ione metallico con carica positiva e la carica negativa degli elettroni spaiati del ligando. Questa teoria si basa principalmente sui cambiamenti che si verificano in cinque orbitali di elettroni degenerati (un atomo di metallo ha cinque d orbitali). Quando un ligando si avvicina allo ione metallico, gli elettroni spaiati sono più vicini ad alcuni d orbitali rispetto a quelli di altri d orbitali dello ione metallico. Ciò causa una perdita di degenerazione. Inoltre, gli elettroni negli orbitali d respingono gli elettroni del ligando (perché entrambi hanno carica negativa). Quindi gli orbitali d più vicini al ligando hanno un'energia elevata rispetto a quella di altri orbitali d. Ciò si traduce nella suddivisione degli orbitali d in orbitali d ad alta energia e orbitali d a bassa energia, in base all'energia.
Alcuni fattori che influenzano questa scissione sono; natura dello ione metallico, stato di ossidazione dello ione metallico, disposizione dei leganti attorno allo ione metallico centrale e natura dei leganti. Dopo la divisione di questi d orbitali in base all'energia, la differenza tra gli orbitali d ad alta e bassa energia è nota come parametro di divisione del campo cristallino (∆oct per complessi ottaedrici).
Figura 01: Schema di divisione nei complessi ottaedrici
Modello di divisione: poiché ci sono cinque d orbitali, la divisione avviene in un rapporto di 2:3. Nei complessi ottaedrici, due orbitali si trovano nel livello di alta energia (collettivamente noti come "eg") e tre orbitali si trovano nel livello di energia inferiore (collettivamente noti come t2g). Nei complessi tetraedrici avviene il contrario; tre orbitali sono nel livello di energia più alto e due nel livello di energia più basso.
Cos'è il legante forte?
Un ligando forte o un ligando di campo forte è un ligando che può comportare una divisione del campo cristallino più elevata. Ciò significa che il legame di un forte ligando di campo provoca una maggiore differenza tra gli orbitali di livello energetico superiore e inferiore. Gli esempi includono CN– (leganti al cianuro), NO2– (legante nitro) e CO (carbonile ligandi).
Figura 02: Splitting a bassa rotazione
Nella formazione di complessi con questi ligandi, all'inizio, gli orbitali di energia inferiore (t2g) sono completamente riempiti di elettroni prima di riempirsi in qualsiasi altro orbitale di livello energetico elevato (es.). I complessi così formati sono detti “complessi a basso spin”.
Cos'è il legante debole?
Un ligando debole o un ligando di campo debole è un ligando che può causare una divisione del campo cristallino inferiore. Ciò significa che il legame di un ligando di campo debole provoca una differenza inferiore tra gli orbitali di livello energetico superiore e inferiore.
Figura 3: Splitting ad alto spin
In questo caso, poiché la bassa differenza tra i due livelli orbitali provoca repulsioni tra gli elettroni in quei livelli di energia, gli orbitali a più alta energia possono essere facilmente riempiti di elettroni rispetto a quelli a bassa energia. I complessi formati con questi ligandi sono chiamati "complessi ad alto spin". Esempi di ligandi di campo deboli includono I– (ligando di ioduro), Br– (ligando di bromuro), ecc.
Qual è la differenza tra ligando forte e ligando debole?
Ligand forte vs Ligand debole |
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| Un ligando forte o un ligando di campo forte è un ligando che può comportare una divisione del campo cristallino più elevata. | Un ligando debole o un ligando di campo debole è un ligando che può causare una divisione del campo cristallino inferiore. |
| Teoria | |
| La scissione dopo aver legato un forte ligando di campo provoca una maggiore differenza tra gli orbitali di livello energetico superiore e inferiore. | La divisione degli orbitali dopo aver legato un ligando di campo debole provoca una differenza inferiore tra gli orbitali di livello energetico superiore e inferiore. |
| Categoria | |
| I complessi formati con ligandi di campo forti sono chiamati "complessi a basso spin". | I complessi formati con ligandi di campo deboli sono chiamati “complessi ad alto spin”. |
Riepilogo – Ligand forte vs Ligand debole
I ligandi forti e i ligandi deboli sono anioni o molecole che causano la scissione degli orbitali d di uno ione metallico in due livelli di energia. La differenza tra ligandi forti e ligandi deboli è che la scissione dopo aver legato un ligando di campo forte provoca una differenza maggiore tra gli orbitali a livello di energia superiore e inferiore mentre la scissione degli orbitali dopo aver legato un ligando di campo debole provoca una differenza inferiore tra il livello di energia superiore e inferiore orbitali del livello di energia.
