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.
![- (Chemie, Orbitale, Liganden)](https://images.gutefrage.net/media/fragen/bilder/liganden-2/0_big.jpg?v=1705049855000)
2 Antworten
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 t2g-Orbitale (also xy, xz und yz) um ⅖Δₒ abgesenkt und die eg-Orbitale (x²−y², z²) um ⅗Δₒ angehoben, bei tetraedrischen Komplexen ist es ähnlich aber umgekehrt. Ins t2g passen sechs Elektronen, ins eg vier. Die low-spin-Komplexe folgen dem Aufbauprinzip (erst wird t2g vollständig besetzt, dann kommt eg dran), bei den high-spin-Komplexen werden dagegen die Spins möglichst parallel eingefüllt, und die zweite Hälfte vom t2g kommt erst dran, nachdem das eg 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.
- Oktaedrische d³-Komplexe haben hohe Ligandenfeldstabilisierungsenergie, weil die drei Elektronen im stabilen t2g-Orbital sitzen, von denen jedes −⅖Δₒ beiträgt, insgesamt also −1⅕Δₒ. Bei einem d⁸-System kommt man auf eine t2g⁶eg²-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.
- d⁶-high-spin ist t2g⁴eg², das gibt nur mausige −⅖Δₒ, ist also nicht besonders stabilisiert; d⁵-low-spin ist t2g⁵ und ist deshalb mit sehr hohen −2Δₒ stabilisiert (das bezahlt man aber mit zwei Spinpaarungen).
- Im oktaedrischen [Co(H₂O)₆]²⁺ (d⁷-high-spin) entspricht das t2g⁵eg² 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 t2g⁶eg¹ mit nur einem ungepaarten Elektron im eg.
- 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 (a1g 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.
Echt gute Erklärung! Danke ihnen! Jetzt hab ich alles verstanden nachdem ich mich auch damit mehr veschäftigt hab.
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.