Michael Dee

- Ligandenfeldtheorie -oktaedrische Komplexe, Jahn-Teller-EffektLigandenfeldtheorie:
Die meisten Komplexe werden von Ionen der Übergangsmetalle gebildet. Die
Ligandenfeldtheorie beschreibt die Wechselwirkungen zwischen den einsamen
Elektronenpaaren der Liganden und den d-Elektronen des Überangsmetalls.
Wir können mit der Ligandenfeldtheorie Eigenschaften wie magnetisches Verhalten,
Absorptionsspektren und Farben von Komplexen einfach bestimmen.
Im Oktaedrischen Komplex:
Ein isoliertes Eisenion hat fünf d-Orbitale, die Orbitale sind entartet, sie sind also auf dem
selben Energieniveau.
Im Komplex sieht das ganz anders aus. Die d-Elektronen und die Liganden stoßen sich
gegenseitig ab, die Energie der Orbitale steigt deshalb an. Die Liganden nähern sich den
Elektronen, während die Elektronen maximalen Abstand haben wollen. Die Liganden nähern
sich im oktaedrischen Feld besonders den dz2- und den dx2-y2 Orbitalen. Sie befinden sich auf
den Achsen. Diese beiden Orbitale haben also einen geringeren Abstand zu den Liganden, sie
liegen daher auf einem höheren Energieniveau, das sogenannte eg-Niveau. Die dxy, dxz und dyz
Orbitale haben maximalen Abstand zu den Liganden, sie haben ein niedrigeres Energieniveau
und sind damit energetisch günstiger. Man bezeichnet sie als t2g-Niveau.
Die Differenz zwischen t2g- und eg-Niveau bezeichnet man als Δ!
Die Begriffe high-spin- und low-spin Zustand sind von entscheidender Bedeutung.
High spin = möglichst viele ungepaarte Elektronen auf die 2 Energieniveaus verteilt
Low spin = möglichst wenig ungepaarte Elektronen auf die 2 Energieniveaus verteilt
Ob ein high-spin oder ein low-spin-Komplex vorliegt, hängt ab von Δ!
Δ > Spinpaarungsenergie: low-spin
Δ < Spinpaarungsenergie: high-spin
Spektrochemische Reihe:
I- - Cl- - ...... H2O ....... – CN- - CO
Δ klein
Æ
Δ groß
Jahn-Teller-Effekt:
Bei einigen Ionen treten aufgrund der Wechselwirkung zwischen Liganden und d-Elektronen
des Zentralatoms verzerrte Polyeder auf. (d4-, d9- high-spin- und d7-low-spin). Diejenigen
Orbitale, die eine z-Komponente besitzen werden durch die Verzerrung (Streckung oder
Stauchung des Oktaeders entlang z) energetisch abgesenkt oder angehoben.
Fragen:
1.) Erkläre die Wechselwirkungen, die in einem oktaederischen Komplex zwischen Liganden
und d-Elektronen auftreten. Wie ordnen sich die d-Orbitale an? Wovon haengt es ab ob ein
high-spin oder low-spin Kompex entsteht?
2.) Zeichne für einen high-spin und low-spin-Komplex von Mn3+ (d4) die Elektronenverteilung.
3.) Für welche Elektronenkonfigurationen von Übergangsmetallionen gibt es nur eine
mögliche Anordnung der Elektronen im oktaedrischen Ligandenfeld?