Жіктелу энергиясының мәнін сипаттаңыз

Бастапқыда кристалдық өріс теориясы кристалдық заттардың қасиеттерін түсіндіруге қолданылды, осыдан барып теорияның атауы қалыптасты. Алайда теория қатты кристалдық құрамды заттардан басқа кез келген геометриялық дұрыс орналасқан бөлшектерден құралатын жеке иондарға да табысты қолданылады. Мысалы, моноядролы d-элементтер түзетін кешендерге кристалдық өріс теориясының негізгі ережелерін қолданайық. Кешен түзуші d-элементтің d-деңгейшесіндегі 5 орбиталь атом ядросының кеңістігінде түрліше орналасқан. d орбиталі z осінің бойында жинақталса, d х және у осінің бойына шоғырланған. Ал d_ху, d_хz, d_yz орбитальдары х,у,z осьтерінің арасындағы биссектрисалар бойына жинақталған.

Бос күйдегі атом немесе ионның бірдей деңгейшесіндегі 5d орбитальдардың энергиялары бірдей болады. Кешентүзуші қосылысқа айналып лигандтармен байланысқанда олар (анион немесе полюсті молекула) электр өрісінің әсерінен өзгеріске ұшырайды.

Айталық кешентүзуші ион лигандтардың октаэдрлік қоршауында болсын. Бұл жағдайда октаэдр пішінді кешен орталық атомы координаттар жүйесінің орталығында тұр десе, үш осьтің бойындағы d_ху, d_хz, d_yz орбитальдарындағы лигандтарға қарағанда d , d кешентүзушінің валенттік орбитальдарына жақындау болатындықтан оның әсерін молырақ сезіп, электрстатикалық қаттырақ тебіледі. Демек, бұл жағдайда d орбитальдардағы электрондардың энергиясы бірдей болмайды, анық айтқанда d , d орбиталіндегі электрондардың бойындағы энергия d_ху, d_хz, d_yz электрондармен салыстырғанда жоғарырақ болады. Сонымен бос күйіндегі немесе сфералық өрістегі бес d орбитальдардың энергиясы октаэдрлік өріске түскенде бірдей болмай 2 топқа жіктеледі: d , d (d_a тобындағы орбитальдар) және d_ху, d_хz, d_yz (d_γ тобындағы орбитальдар). Алғашқылардың энергиясы соңғылардікінен жоғарылау болады, олардың айырымын D - жіктелу энергиясы деп атайды. d-деңгейшесінің жіктелу энергиясының айырымы лигандтардың және кешен түзушінің табиғатына тәуелді. Лигандтар тудыратын өріс күштірек болса, кешен түзушінің d-деңгейшесіндегі орбитальдары күштірек жіктеледі. Жіктелу энериясының мәні үлкейе түседі. d-деңгейшесін жіктеу қабілетіне орай лигандтар мынадай стехиометриялық қатар түзеді:

СО, СN^->NO >NH₃>NCS^->H₂O> H₂O>F^->Cl^->Br^->I^-

Кешендерді эксперименттік зерттеуден және квантмеханикалық есептеулерден табылған бұл спектрхимиялық қатардағы әрбір лигандтың өзінен кейін орналасқан лигандтарға қарағанда d-деңгейшесін күштірек жіктейтіні көрініп тұр.

Энергия d d (d_a) E CxHUISRqczw46Z+EBKsEp/7Qh1kzm46EQQvi9RV+oSg4OQwzai5pAKsZoeOt7QgXGxsuF9LjQSVA Z2ttBPRuEA/GZ+OztJf2T8e9NC6K3vPJKO2dTpJnJ8VxMRoVyXtPLUmzmlPKpGe3E3OS/p1Yts9q I8O9nPdtiB6jh34B2d1/IB1G6ae30cFU0dWV2Y0Y9BuCt2/NP5DDPdiHX4ThLwAAAP//AwBQSwME FAAGAAgAAAAhAL8XTRTcAAAACAEAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj0FPwkAQhe8m/ofNmHgh sgXESOmWGLU3L4LG69Ad2sbubOkuUP31jvGAx5dv8uZ72WpwrTpSHxrPBibjBBRx6W3DlYG3TXFz DypEZIutZzLwRQFW+eVFhqn1J36l4zpWSko4pGigjrFLtQ5lTQ7D2HfEwna+dxgl9pW2PZ6k3LV6 miR32mHD8qHGjh5rKj/XB2cgFO+0L75H5Sj5mFWepvunl2c05vpqeFiCijTE8zH86os65OK09Qe2 QbUGZpNb2RIFLEAJ/8tbA/P5AnSe6f8D8h8AAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA 4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA OP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEA wYNR/U8CAABZBAAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAA ACEAvxdNFNwAAAAIAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAACpBAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAE AAQA8wAAALIFAAAAAA== "/> ^Δ_о d_ху, d_хz, d_yz (d_γ)  

Октаэдрлік өрісте кешентүзуші ионның d-деңгейшесінің жіктелуі

Кристалдық өрістегі энергиялық деңгейлердің жіктелу шамасына кешентүзушінің заряды және ондағы d-электрондардың типі әсер етеді. Ион заряды өскен сайын D-мәні де үлкейеді, себебі лигандтар ионға жақынырақ орналасып d-деңгейшелердің көбірек жіктелуіне әкеледі. Периодтағы d-элементтердің 4-шіден 5-ші топшаға ауысқанда, әсіресе 6-периодқа барғанда біртипті кешендерінің жіктелу энергиясы байқаларлықтай артады. Бұл 4d және 5d орбитальдардың әсері 3d орбитальдарымен салыстырғанда ядро маңынан алысырақ кеңістікке таралады. Осыған байланысты 4d және 5d деңгейшелердегі орбитальдар 3d-ға қарағанда күштірек тебіліп, көбірек жіктеледі.

Кристалдық өріс теориясы октаэдр типтегі кешендерден басқа тетраэдрлі, квадратты және сызықты түріне де қолданылады. Мәселен, тетраэдр пішінді кешендерде d_e орбитальдар(d_ху, d_хz, d_yz ) d_a (d , d ) орбитальдармен салыстырғанда лигандтарға жақынырақ орналасқан. Демек олардың тебілуі күштірек болады да тетраэдр пішінді кешендегі d-орбитальдардың жіктелуі октаэдрлерде керісінше болады. Осылайша кешен түзушінің d-деңгейшесіндегі орбитальдар тетраэдрлік пішінді (Т) октаэдрге (0) қарағанда нашарлау жіктеледі. Оның жіктелу энергиясы 2 еседей төмендейді.

D_т= D₀

Жазық квадратты кешендердегі Z осінің бойында орналасқан d орбиталіне тікелей әсер ететін лигандтар болмағандықтан оның энергиясы төмен қалпында қала береді. Керісінше d , пен d_ху d_ху орбитальдарының жіктелуі күшейеді.

Дата добавления: 2015-07-14