2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Teorija atomskih orbitala predstavlja određene poteškoće u objašnjavanju koncepata koji se odnose na distribuciju elektrona i oksidacioni broj i polaritet atoma ili jona uključenih u vezu.
Postoje dvije glavne teorije koje pokušavaju da objasne preuređenje elektrona u molekulima: teorija valentne veze (VBT) i teorija molekularne orbite (MOT).
Teoriju valentne veze razvio je Linus Pauling. Teorija smatra da se atomi u molekulima ponašaju kao izolovani atomi osim jednog ili više elektrona – valentnih elektrona – iz vanjskog omotača jednog atoma koji ostaju u vanjskoj ljusci drugog atoma.
Ova teorija dobro objašnjava strukture i magnetna svojstva metalnih kompleksa.
Molekularna orbitalna teorija preciznije opisuje interakciju atoma koji čine molekule i distribuciju elektrona unutar atoma. Ova teorija također pretpostavlja da se stvara novi skup orbitala (molekularne orbitale) kada atomi interaguju tokom formiranja veze.
Interakcija vezivanja sa centralnim prelaznim metalom ili jonom je objašnjena teorijom kristalnog polja.
Teorija kristalnog polja nastoji da objasni vezu između centralnog jona i veza na sljedeći način:
Jon sa određenimvrijednost za svoj oksidacijski broj može primiti određeni broj veza kompatibilnih s reakcijom između radijusa metala i radijusa veze i dobiti konfiguraciju koja minimizira odbijanje između veza.
Konačna stabilnost kompleksnog jona je više rezultat privlačenja između metala i veza nego odbijanja između veza.
Ova teorija, uspostavljena 1929. godine, bavi se interakcijom metalnih jona i vezivnih sredstava kao čisto elektrostatičkim fenomenom gdje se vezivni agensi smatraju tačkama naelektrisanja u susjednim područjima molekularnih orbitala centralnog atoma.
Ovo je prvobitno bilo zbog teorije kristalnog polja koja je razvijena kroz razmatranje kako na nivoe atomske energije jona u kristalu utiče njihovo jonsko okruženje.
Razvoj i proširenje ove teorije uzeli su u obzir djelimično kovalentnu prirodu veza između sredstava za vezivanje i centralnog atoma metala, prvenstveno kroz primjenu teorije molekularne orbite. Teorija kristalnog polja, nakon ovih modifikacija i često se naziva teorija polja vezivanja.
Teorija kristalnog polja potvrđuje efekat vezivanja na d orbitale metalnog jona i uspostavlja jedinstvenu teoriju koja objašnjava boje, magnetna svojstva i stabilnost kompleksa i kelata.
Najupečatljivija fizička svojstva kompleksa ili jedinjenjakoordinacije su njegove boje i njeni magnetizmi. Ova svojstva i neke razlike u njihovoj stabilnosti mogu se objasniti u terminima teorije kristalnog polja.
Ova teorija je prvobitno osmišljena da objasni boje čvrstih materija, posebno rubina, u kojima su Cr3+ joni odgovorni za boju. Najkompletnija verzija ove teorije naziva se teorija polja veze.
U teoriji kristalnog polja, svaka pozicija veze (Lewisova baza) je predstavljena točkom negativnog naboja. Struktura kompleksa se tada izražava u terminima elektrostatičkih interakcija – polja – između ovih tačkastih naboja i elektrona i jezgara centralnog metalnog jona.
Prostorna geometrija kompleksa određena je brojem veza koje on posjeduje, odnosno njegovim koordinacijskim brojem. Ova koordinacija se odnosi na koordinaciju veza (vezivanje koordinacijom) za metale kada dođe do formiranja kompleksa.
Poznati su kompleksi sa koordinacijskim brojevima od 2 do 9, a najčešći su oni sa koordinacijskim brojevima 2, 4 i 6, koji predstavljaju sljedeće prostorne geometrije: linearna (2), tetraedarska (4), kvadratna ravna (4) i oktaedarski (6).
Primjeri: [Cu(NH3)4]2+=tetraedarski kompleks; [Fe(CN)6]4-=oktaedarski kompleks.
Ciklična struktura helata, koja uključuje metalne jone i veze koje doniraju elektrone,obezbeđuje gore pomenuta jedinjenja sa veoma visokom stabilnošću, dozvoljavajući u mnogim slučajevima direktnu titraciju metalnog katjona sa helatnim agensom u prisustvu odgovarajućeg indikatora.
Broj helatnih agenasa je veoma visok i među najčešćim se mogu navesti sljedeće:
etilendiamin, 8 – hidroksikinolin, dimetilglioksim, natrijeve soli etilendiamintetraoctene kiseline (EDTA), i razne druge.
Među spomenutim helatnim agensima, EDTA je jedan od najvažnijih, zbog nebrojenih upotreba koje ima kako u analitičkoj hemiji, tako iu industriji i drugim granama ljudske djelatnosti. Kelat, nastao spajanjem jona EDTA sa katjonom dvovalentnog metala (Ca2+, Mg2+, Zn2+, itd.) predstavljalo bi strukturu navedenu ispod:
Šematski prikaz kelata formiranog od EDTA i dvovalentnog kationa (M)
