Différence principale - théorie des champs cristallins vs théorie des champs de ligands

De nombreux scientifiques et chimistes ont tenté de formuler des théories pour expliquer la liaison des composés de coordination et pour justifier et prédire leurs propriétés. La première théorie réussie est la théorie de la liaison de valence, sortie dans les années 1930 par Linus Pauling. Puis, en 1929, Hans Bethe proposa une nouvelle théorie appelée théorie des champs cristallins. La théorie du champ de ligand est une modification de la théorie du champ cristallin d'origine. Au début, les théories des champs des cristaux et des ligands ont été largement utilisées pour expliquer les concepts de la physique du solide. Cependant, dans les années 1950, les chimistes ont commencé à appliquer ces théories aux complexes de métaux de transition. La principale différence entre la théorie des champs cristallins et la théorie des champs de ligands est que la théorie des champs cristallins ne décrit que l'interaction électrostatique entre les ions métalliques et les ligands, tandis que la théorie des champs de ligands considère à la fois l'interaction électrostatique et la liaison covalente entre le métal et son ligand.

Cet article explique,

1. Qu'est-ce que la théorie des champs de cristal – Théorie, Application 2. Qu'est-ce que la théorie des champs de ligand – Théorie, Application 3. Quelle est la différence entre la théorie des champs cristallins et la théorie des champs de ligands

Qu'est-ce que la théorie des champs de cristal

La théorie du champ cristallin décrit la structure électronique des cristaux métalliques, où ils sont entourés d'ions oxyde ou d'anions. La symétrie du champ électrostatique dépend de la structure cristalline. Les orbitales d des ions métalliques sont divisées par le champ électrostatique et les énergies de ces orbitales d peuvent être calculées en termes d'énergies de stabilisation du champ cristallin. La théorie des champs cristallins est utilisée pour comprendre les propriétés magnétiques, thermodynamiques, spectroscopiques et cinétiques des complexes métalliques de coordination. Les trois principales hypothèses de la théorie des champs cristallins comprennent:

(a) Les ligands sont considérés comme des charges ponctuelles,

(b) Aucune interaction/liaison entre les orbitales de métal et les ligands

(c) Dans un ion métallique libre, toutes les sous-couches d'une orbitale d particulière ont la même énergie.

Les interactions entre les ions métalliques et leurs ligands sont de nature électrostatique. Dans cette théorie, aucune liaison entre l'atome et le métal de transition n'est considérée. En raison de cette limitation, la théorie des champs cristallins est modifiée et proposée comme théorie des champs de ligands.

Figure 1: Division octaédrique

Qu'est-ce que la théorie des champs de ligands ?

La théorie des champs de ligands est une combinaison des théories des champs cristallins et des orbitales moléculaires. Il a d'abord été proposé qualitativement par Griffith et Orgel. La théorie du champ de ligand est utilisée pour décrire la liaison, l'arrangement orbital et d'autres caractéristiques importantes des complexes métalliques de coordination. De plus, il décrit la liaison p et fournit des calculs plus précis des niveaux d'énergie en termes d'énergies de stabilisation du champ de ligand. Plus précisément, la théorie du champ de ligand est utilisée pour juger de la distribution des électrons parmi les orbitales d des ions métalliques et de leur activité stéréochimique. La description de la liaison covalente n'est pas vue dans la théorie des champs cristallins. Par conséquent, la théorie des champs de ligands est considérée comme un modèle plus réaliste qui peut être appliqué pour décrire les propriétés des complexes de coordination.

Figure 2: Schéma Ligand-Field résumant la liaison dans le complexe octaédrique [Ti(H2O)6]3+

Différence entre la théorie des champs cristallins et la théorie des champs de ligands

Définition

Théorie des champs de cristal: La théorie du champ cristallin est une théorie qui décrit la structure électronique des cristaux métalliques.

Théorie des champs de ligand: La théorie des champs de ligands est une modification de la théorie des champs cristallins et de la théorie des orbitales moléculaires.

Se concentrer

Théorie des champs de cristal: La théorie des champs cristallins ne décrit que les interactions électrostatiques entre les ions métalliques et les ligands

Théorie des champs de ligand: La théorie du champ de ligand décrit à la fois les interactions électrostatiques et la liaison covalente entre les ions métalliques et les ligands.

Applications

Théorie des champs de cristal: La théorie des champs cristallins ne fournit que la structure électronique des métaux de transition.

Théorie des champs de ligand: La théorie des champs de ligand fournit des caractéristiques électroniques, optiques et de liaison des métaux de transition.

Le réalisme

Théorie des champs de cristal: La théorie des champs cristallins est comparativement irréaliste

Théorie des champs de ligand: La théorie des champs de ligands est plus réaliste que la théorie des champs cristallins.

Résumé - Théorie des champs cristallins et théorie des champs de ligands

La théorie des champs cristallins est une approche électrostatique qui décrit les niveaux d'énergie électronique qui régissent les spectres UV-visible mais ne décrit pas la liaison entre les ions métalliques et les ligands. La théorie du champ de ligand est une description complète qui est dérivée de la théorie du champ cristallin. Contrairement à la théorie des champs cristallins, la théorie des champs de ligands décrit la liaison entre les ions métalliques et les ligands. C'est la différence entre la théorie des champs cristallins et la théorie des champs de ligands.

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