Wie kann ich dieElektronenbesetzung Mithilfe der Ligandenfeld-Theorie skizzieren?

Question

Hallo an alle, wünsche euch erstmal einen schönen Sonntag, ich habe hier eine Frage aus dem Bereich der Anorganischen Chemie speziell zur Ligandenfeldtheorie(Komplexchemie)

Aufgabe:

Skizziere die Elektronenbesetzung mit Hilfe der Ligandenfeld-Theorie,
entscheiden Sie zwischen high- (HS) und low-spin (LS) Komplexen. Welche
Ionen zeigen eine Jahn-Teller-Verzerrung?
a) [Cr(CN)6]4-

d) [NiCl4]2-
b) [Co(H2O)6]2+

e) [Ni(CN)4]2-
c) [CoF6]3-

f) [Cu(NH3)4(H2O)2]2+

Problem/Ansatz:

Mein Problem hierbei ist das ich zwar mit den Begriffen vertraut bin aber nicht so richtig weiß wie ich das "MO Diagramm" also die Verteilung der Elektronen bei den beispielhaft genannten Komplexen anstellen kann

Ich bedanke mich schon mal im voraus bei allen die mir helfen wollen und hoffe auf hilfreiche Antworten

Answer 1

Hi, hier chemweazle,

Zu

Skizziere die Elektronenbesetzung mit Hilfe der Ligandenfeld-Theorie,

entscheiden Sie zwischen high- (HS) und low-spin (LS) Komplexen. Welche Ionen zeigen eine Jahn-Teller-Verzerrung?

a) [Cr(CN)₆]^4-, oktaedrisch Cr(II), 3d⁴, starker Ligand, das CN^-, große Aufspaltung, d. h. großes ΔO, diese Energiedifferenz ist größer, als die Spinpaarungsenergie., Tendenz zu low-spin-Komplexen.

Besetzung: t_2g⁴ e_g⁰

Cr⁰ hat 3d⁵ 4s¹, Cr²⁺ hat: 3d⁴

(High-Spin), Jahn-Teller-Verzerrung erwartbar, bei 3d⁴ low-spin, diese ist  aber auch bei bei 3d⁴ high-spin erwartbar

Skizze

d) [NiCl₄]^2-, Ni(II): 3d⁸, tetraedrisches Ligandenfeld: Δ_t, schwache Aufspaltung, das Chloridion ist ein schwacher Ligand, Tendenz zu high-spin Konfiguration, und die Aufspaltung im Tetraedrischen Kristallfeld ist in etwa auch nur halb so groß, wie die im oktaedrischen Feld beim gleichen Liganden.

Bei Tetraedrischen Komplexen gibt es nur die high-spin-Variante.

Besetzung: e⁴ t₂⁴, bei 3d⁸s gibt nur eine Möglichkeit im teraedrischen Kristallfeld

Jahn-Teller-Verzerrung erwartbar

Skizze

b) [Co(H₂O)₆]²⁺, Co(II): 3d⁷, oktaedrisches Kristallfeld, Wasser ist ein schwacher Ligand, wie das Chloridion.

Besetzung: t_2g⁵ e_g², high-spin Variante, Jahn-Teller-Verzerrung erwartbar

Skizze

e) [Ni(CN)₄]^2-, Ni(II): 3d⁸, quadratisches Ligandenfeld: Δ_q, sehr starker Ligand, das Cyanidion.

Besetzung:

1.Niedrigstes Niveau: 3dyz² und 3dxz²

2. Energieniveau: (3dz²)²

3.Energieniveau: (3dxy)²

4.Höchstes Energieniveau: (3dx² - y²)⁰

Skizze

c) [CoF₆]^3-, Co(III): 3d⁶, oktaedrisches Kristallfeld, das Fluoridion und das Wasser sind schwache Liganden, wie das Chloridion.

Besetzung: t_2g⁴ e_g²(High-Spin), Jahn-Teller-Verzerrung erwartbar

Skizze

f) Tetrammin-trans-Diaqua-Kupfer(II), Cu(II): 3d⁹, das Paradebeispiel für die Jahn-Teller-Verzerrung in den Lehrbüchern, tetragonal verzerrt, größere Abstände(Bindungslängen) der beiden trans-ständigen Wasserliganden.

Die 4 Ammin-Liganden koordinieren quadratisch planar in kürzerem Abstand das Kupfer(II)-Ion.
[Cu(NH₃)₄, trans-(H₂O)₂]²⁺ ist tetragonal verzerrt oktaedrisch koordiniert.

In der spektrochemischen Reihe sind Ammoniak und Wasser schwache Liganden.

Die Energieaufspaltungen im Term-Schema gleichen denen des quadratischen Kristallfeldes, nur liegen die Energieniveaus 3dxy und 3dz² etwas dichter beisammen.(siehe Skizze)

Skizze

Comments

Hallo Chemieweazle, danke für deine schnelle und ausführliche Antwort

Hat mich sehr gefreut die zulesen

Habe eine kleine Rückfrage dazu, möchte gerne wissen wie ich rausbekomme ob ein Ligand stark oder schwach ist ist das etwas was ich mir einfach merken muss oder gibt's da Regeln nach denen ich das unkompliziert bestimmen kann

Viele Grüße

Abcdefghi3578

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Hi, hier chemweazle,

Stichwort: Spektrochemische Reihe

"Schwache Liganden" : Wasser, Halogenide, das andere Extrem, die "starken Liganden" , wie CO und Cyanid, die auch Rückbindungen eingehen können

Diese steht in den allermeisten Lehrbüchern für Anorganische Chemie.
Besondere Empfehlung: Hollemann-Wiberg und Anorganische Strukturchemie von Prof.Dr. Ulrich Müller,

Diese steht auch sogar im Mortimer im Kapitel: Ligandenfeldtheorie.

Spektrochemische Reihe:

CO, > CN^-, > H^-, -CNO > -NO₂^- > dipyr > trien, dien, en > NH₃ > py > EDTA  > -NCS > H₂O, C₂O₄^{2 -} > -O-NO^-, OH^- -NCO^- > F^- > N₃^- > Cl^- , -SCN^- > Br^- > I^-

Grüße chemweazle

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Hallo Chemieweazle, könntest du mir vielleicht auch bei diesen beiden Aufgaben weiter helfen

1)Zeichnen Sie ein d-Orbital-Aufspaltungsdiagramm für die oktaedrischen
Komplexen [Ni(H2O)6]
2+ und [Ni(NH3)6]
2+. Welche Unterschiede erkennt man?

Da würde ich erst einmal die Koordinationszahl bestimmen wollen und. Die Valenzelektronen um rauszubekommen ob es ein Low oder High Spin Komplex ist

2. Beschreiben Sie die Komplexe [CoF6]3-

und [Co(CN)6]
3- mit Hilfe der
Ligandenfeldtheorie. In welchem Fall ist die Spinpaarungsenergie größer als die
d-Aufspaltung (Δo) des Zentralatom? Sind die Komplexe in ihren optischen und
magnetischen Eigenschaften gleich

Da weiß ich nur den Theoretischen Hintergrund aber nicht die praktische Umsetzung

Vielen Dank schon mal im voraus für deine Hilfe und wünsche dir ein schönes Wochenende

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Hi, hier chemweazle, merry christmas,

Weiterer Kommentar zur Kristallfeld-Aufgabe

Zum Fragenteil 1).

Hexa-Aqua-Nickel(II) und Hexammmin-Nickel(II)

Oktaedrische Komplexemit jeweils schwachen Liganden in der spektrochemischen Reihe

Das heißt die Aufspaltung der Energieniveaus, Δ_o ist in beiden Fällen klein

Elektronenbesetzung eines nackten Nickelatoms in der Gasphase:
Ni⁰_(g): enweder 3d⁸4s² oder 3d¹⁰ 4s⁰

Das Nickel(II)-Kation hat die Elektronenkonfiguration: 3d⁸

Bei welchen der beiden Komplexe ist die Aufspaltung, Δ_o (etwas) größer? Die Farben der Komplexe:

[Ni(H₂O)₆]²⁺ : grün, Absorbtion im roten Spektralbereich

[Ni(NH₃)₆]²⁺ : blau , Absorbtion im gelben Frequenzbereich

Gelbes Licht hat eine höhere Frequenz, als das rote Licht, Gelbes Licht ist somit energiereicher.

Also ist das Δ_o beim Hexammin-Nickel(II) größer, als beim Hexa-Aqua-Nickel(II)

Skizze

2).Beschreiben Sie die Komplexe, Hexafluoro-Cobaltat(III) und Hexa-Cyano-Cobaltat(III) mit der LFT, eigentlich Kristallfeldtheorie

In welchen Fall ist die Spinpaarungsenergie größer als die d-Aufspaltung (Ligandenfeld-Stabilisierungs-Energie) Δ_O

Sind die Komplexe in Ihren optischen und magnetischen Eigenschaften gleich? Elektronenkonfigurationen:

Co-Atom: 3d⁷ 4s²

Co(III)-Kation: 3d⁶, isoelektronisch zu Fe²⁺

Liganden:

Fluoridion, F^-: schwacher Ligand: Δ_O ist kleiner , als die Spinpaarungsenergie, Tendenz zu High-Spin-Konfiguration, (HS)

Bzw. die Spinpaarungsenergie ist hier größer, als die d-d-Aufspaltung.

Cyanidion, CN^-: starker Ligand: Δ_O Größer als die Spinpaarungsenergie, Tendenz zu Low-Spin-Konfiguration, (LS)

Elektronenkonfigurationen, d-Elektronenverteilung im schwachen Ligandenfeld und im starken Ligandenfeld

[CoF₆]^3-, 3d⁶, High-Spin (HS)

T_2g⁴ E_g²

[Co(CN)₆]^3-, 3d⁶, Low-Spin (HS)

T_2g⁶ E_g⁰

Skizze

Magnetische Eigenschaften:

Der Cyanokomplex hat keine ungepaarten Elektronen, alle Elektronen sind gepaart, ist somit in Lösung und im Festkörper diamagnetisch, nicht paramagnetisch.

Beim Hexafluoro-Cobaltat(III) mit 4 ungepaarten Elektronen ist in Lösung paramagnetisch und im Kristall ferromagnetisch. Die Substanz ist in Form des Pulvers oder Einkristall bestimmt magnetisierbar.

optisch:

Der Hexacyano-Cobaltat(III)-Komplex besitzt in Lsg. und im Festzustand gelbe Farbe, absorbiert energiereiches blaues Licht. Das zeigt, daß die d-d-Aufspaltung groß ist.

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Hi, Chemieweazle

Freue mich über deine ausführliche und schnell Antwort und wünsche dir auch schöne Feiertage sowohl Weihnachten als auch Silvester

Das wichtigste ist ja sowieso die Gesundheit die zurzeit ein kostbares Gut ist

Ich hätte zur ersten Frage nochmal eine Rückfrage  beruhen da die Unterschiede der beiden Komplexe nur auf den Liganden?

Weil das Aufspaltungsdiagramm ist ja wegen dem selben Zentralatom auch gleich deshalb sehe ich ja daran nicht direkt die Unterschiede

Viele Grüße

Abcdefghi3578