Liganden?

Hey Leute,

Könnte mir jemanden helfen diese Aufgabe zu lösen. Ich hab gar nichts über das Thema verstanden und wäre super, wenn jemanden mir eine Seite gibt oder sogar Tipps.

Answer 1

[indiachinacook]

Ich gehe davon aus, daß Du die Formen und energetische Lagen der d-Orbitale in ei­nem Ligandenfeld weißt; falls nicht: Im oktaedrischen Feld werden die t_2g-Orbitale (al­so xy, xz und yz) um ⅖Δₒ abgesenkt und die e_g-Orbitale (x²−y², z²) um ⅗Δₒ angeho­ben, bei tetraedrischen Komplexen ist es ähnlich aber umgekehrt. Ins t_2g passen sechs Elektronen, ins e_g vier. Die low-spin-Komplexe folgen dem Aufbauprinzip (erst wird t_2g vollständig besetzt, dann kommt e_g dran), bei den high-spin-Komplexen wer­den dagegen die Spins möglichst parallel eingefüllt, und die zweite Hälfte vom t_2g kommt erst dran, nachdem das e_g halb besetzt ist; diese Unterscheidung kommt nur bei d⁴, d⁵, d⁶ und d⁷ und nur bei oktaedrischen Komplexen zum Tragen. Tetraedrische ha­ben eine kleinere Ligandenfeldaufspaltung Δₜ, die in der ersten Übergangsperiode kaum jemals für low-spin reicht.

1. Oktaedrische d³-Komplexe haben hohe Ligandenfeldstabilisierungsenergie, weil die drei Elektronen im stabilen t_2g-Orbital sitzen, von denen jedes −⅖Δₒ beiträgt, insgesamt also −1⅕Δₒ. Bei einem d⁸-System kommt man auf eine t_2g⁶e_g²-Be­setzung, daß gibt eine Stabilisierung von −⅖Δₒ⋅6+⅗Δₒ⋅4, also ebenfalls −1⅕Δₒ; in der Praxis sind d⁸-Systeme aber immer Jahn–Teller-verzerrt, und oft sogar sehr stark bis zu qua­dra­tisch–planar.
2. d⁶-high-spin ist t_2g⁴e_g², das gibt nur mausige −⅖Δₒ, ist also nicht besonders sta­bi­lisiert; d⁵-low-spin ist t_2g⁵ und ist deshalb mit sehr hohen −2Δₒ stabilisiert (das be­zahlt man aber mit zwei Spinpaarungen).
3. Im oktaedrischen [Co(H₂O)₆]²⁺ (d⁷-high-spin) ent­spricht das t_2g⁵e_g² mit drei un­ge­paarten Elektronen, im tetraedri­schen [CoCl₄]²¯ haben wir e⁴t₂³ mit ebenfalls drei un­ge­paarten Elektronen (das e ist voll besetzt, das t₂ halb). Ein oktaedrisches d⁷-low-spin hätte dagegen t_2g⁶e_g¹ mit nur einem ungepaarten Elektron im e_g.
4. Das ist ein quadratisch–planares d⁸-System, und low-spin, weil CN¯ als π-Do­nor sehr stark aufspaltet (spektrochemische Reihe). Alle d-Orbitale außer dem x²−y² (a_1g in D₄ₕ) sind doppelt besetzt, also ist der Vogel diamagnetisch. Wenn Du das nicht verstehst, dann schau Dir das Orbitaldiagramm an und fülle 8 Elektronen ein.

Paß auf, bei solchen Aufgaben unterlaufen mir gerne Flüchtigkeitsfehler, wenn ich (wie in diesem Fall) zu stolz bin, ein Blatt Papier zu suchen und es aufzuzeichnen.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Comments

[Francisco1234]

Echt gute Erklärung! Danke ihnen! Jetzt hab ich alles verstanden nachdem ich mich auch damit mehr veschäftigt hab.

Answer 2

[ZitrusLiebe]

Ich könnte auch nicht alles aus dem Stegreif beantworten.

Der Sinn eines "Studiums" - sich bemühen - und selbst Recherche zu betreiben, ist dir geläufig? Recherche umfasst nicht "ichmachmeinehausaufgaben.net"!

a) Schau dir das 3-2-Aufspaltungsmuster der d-Orbitale an. Warnung: bei Tetraedern oder Quadraten verhält es sich anders (z. B. 2-1-1-1)!

b) Hängt von der Geometrie und Aufspaltungsenergie ab. Die Energielücke ergibt sich aus der Ligandenstärke/spektrochemischen Reihe

c, d) müsste ich nachrechnen. Das mache ich erst, wenn du mir ein eigenes Ergebnis vorlegst.

Zentrale Begriffe sind:

• Komplexgeometrie. Daraus ergibt sich
• Aufspaltungsmuster der d-Orbitale.
• Ligandenstärke/spektrochemische Reihe: bestimmt die
• Energielücke bzw. Aufspaltungsenergie D0
• high-spin/low-spin: Elektronenpaarung konkurriert mit d-Orbitalbesetzung. Daraus ergibt sich Para- oder Diamagnetismus.

Stell dir die Ligandenfeld-Theorie so vor. Man hat 5 gleichartige d-Orbitale, voll oder leer ist egal. Aus unendlicher Entfernung nähern sich je nach Geometrie Liganden an. Beim Oktaeder entlang aller Achsen. Jetzt werden die d-Orbitale je nach elektrischer Abstoßung angehoben oder abgesenkt durch die Liganden.

Die Aufspaltungslücke ist umso größer, je stärker (NO, CO, H2O) der Ligand ist und pi-Rückbindung ausbildet. Außerdem, je höher das Metall oxidiert ist und 3d < 4d < 5d.

Die Farbe vieler Komplexe entsteht durch Sprünge der d-Elektronen. Es gibt aber auch Charge-Transfer-Komplexe, wo Elektronen zwischen Metall und Ligand hüpfen. Spar dir die Behandlung nach MO-Theorie, die ist viel zu kompliziert.

Je stärker Metall und Ligand sind, desto eher ist es low-spin: gepaarte Elektronen im unteren d-Orbital.