Ligandenfeldbetrachtung bei Cr3+?

1 Antwort

So wirklich im letzten Detail verstehe ich die Frage nicht. Die Hydrate kannst Du kaum meinen, denn die sind alle gut wasserlöslich — vermutlich sprichst Du also von den was­ser­freien Halogeniden.

Andererseits sprichst Du von „isostrukturell“, und das ist nicht sehr sauber, weil die drei Verbindungen ähnliche aber ganz bestimmt nicht gleiche Strukturen haben:

  • AlCl₃ kristallisiert in einer Schichtstruktur von kubisch dichtest gepackten Cl¯-Io­nen mit Al³⁺ in den tetraedrischen Lücken jeder zweiten Schicht. Es reagiert heftig mit Was­ser zu Al(OH)₃ plus HCl.
  • Dunkelgrünes FeCl₃ ist anders als das ockergelbe Hexahydrat eine exotische Sub­stanz, die ich noch nie gesehen habe. Hier sind die Cl¯-Ionen hexagonal dichtest gepackt, und in in jeder zweiten Schicht stecken die Fe³⁺-Ionen in ⅔ der okta­edri­schen Lücken. Es wird als „wasser­löslich“ beschrieben.
  • Violettes CrCl₃ hat auch eine Schichtstruktur aus kubisch dichtest gepack­ten Cl¯-Ionen mit den Kationen in ⅔ der oktaedrischen Lücken jeder zweiten Schicht. Es sollte sich zwar gut in Wasser lösen (unter Bildung verschiedener isomerer Hydra­te, die violett bis grün gefärbt sind), tut das aber extrem langsam. Der Lösungs­vor­gang wird durch Spuren von Cr²⁺ katalysiert.

Vermutlich ist Deine Frage, warum sich CrCl₃ so langsam löst. Letztlich handelt es sich um einen Ligandenaustausch: Das Cr³⁺ ist im Festkörper mit sechs Cl¯-Ionen umgeben, beim Lösen bildet sich ein grüner [CrCl₃(H₂O)₃]-Komplex, der dann sehr langsam (Wochen) stufenweise Chlorid gegen Wasser austauscht, bis sich violettes [Cr(H₂O)₆]³⁺ bildet. Die Chlorido-Komplexe sind so träge, daß ihr Chlorid mit AgNO₃ in der Kälte kein AgCl bildet. Das käufliche grüne „Hexahydrat“ ist trans-[CrCl₂(H₂O)₄]⁺Cl¯, und auch in dieser Verbindung ist nur ein Cl¯ mit AgNO₃ fällbar, und die elektrische Leit­fähig­keit bzw. die Schmelz­punkts­erniedri­gung entspricht der von nur zwei Ionen.

Das wird gewöhnlich damit erklärt, daß Cr³⁺ ein d³-System ist, im Ligandenfeld ent­spricht das einer t₂g³-Besetzung. Die Liganden­feld­sta­bilisie­rungs­energie ist beson­ders hoch und die Chrom–Ligand-Bindungen sind besonders stark, weil keine eg-Or­bi­ta­le besetzt sind, sondern nur die t₂g-Or­bi­ta­le, die ihre Lap­pen genau zwischen die Li­ganden stecken und den nukleophilen An­griff eines neu hinzukommenden, siebenten Liganden blockieren. Außerdem hat man keinen Jahn–Tel­ler-Effekt, der die okta­edri­sche Anordnung der Liganden verzerrt und damit Schwach­­punkte für den Angriff ei­nes neuen Liganden erzeugt.


chillzone 
Beitragsersteller
 28.02.2024, 18:29

Danke, tut mir leid, ich habe deine Erklärung total übersehen. Vielen Dank für die super Erklärung!!! Kannst du vielleicht erklären, wie das Cr2+ den Lösevorgang katalysiert? Das habe ich nicht ganz verstanden.

indiachinacook  28.02.2024, 19:05
@chillzone

Weil das Cr²⁺ diesen Mangel an Reaktivität eben nicht hat, also rasch seine Liganden aus­tauscht. Außerdem lebt es nicht lange und wird schnell wieder zu Cr³⁺ oxidiert — davon kann jeder ein Lied singen, der einmal eine Cr²⁺-Lösung zur Synthese von Cr₂(CH₃CO₂)₄ herstellen mußte.

chillzone 
Beitragsersteller
 28.02.2024, 20:11
@indiachinacook

AH verstehe danke! Das heißt man setzt Cr2+ dazu um es zu lesen, weil sich Cr2+ löst und dann zu Cr3+ reagiert? Und das wirkt das auf das eilt. unlösliche Cr3+ inwiefern ein?