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結晶場理論

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結晶理論(けっしょうばりろん)とは、配位子の持つ負電荷が作る静電場によって金属イオン 軌道のエネルギー準位の分裂を説明する理論


単独の金属イオンにおいては5つの 軌道縮退しているのに対し、金属錯体においてはこれらの軌道縮退が解けて、 軌道間での電子遷移 - 遷移)による吸収スペクトル観測できる。 この縮退が解ける原因を配位子の持つ負電荷が作る静電場に求めるのが結晶理論である。


結晶中においてあるイオン位置に他のイオンが作る静電場総和結晶という。 そこで、これを金属錯体にも適用し、配位子の負電荷が中心金属イオン位置に作る静電場総和を同様に結晶と呼ぶ。


例えば、正八面体型の6配位の金属錯体について考える。 座標原点金属イオンを配置し、 上に6個の配位子を正八面体型に配置する。 これらの配位子の負電荷が作る結晶を計算すると各上で大きくなる。 そのため、 軌道のうち上に電子密度が大きくなる部分を持つ および、 の2つの軌道は結晶の影響を他の3つの軌道( )より大きく受ける。 すなわち、これら2つの 軌道電子が入ると配位子の負電荷と反発するので、他の3つの軌道に入る場合よりもエネルギーが高いことになる。 このようにして正八面体型の6配位の金属錯体ではエネルギーの高い2つの 軌道エネルギーの低い3つの 軌道分裂する。


結晶理論 軌道分裂の様式を正しく説明することができるが、その分裂の大きさについては説明できない。 結晶理論からは同じ価数の陰イオンであれば、同じ分裂の大きさになるという結論になるが実際には分裂の大きさは同じ価数であっても配位子の種類に依存し、I -Br -Cl -F - のようになることが知られている(分光化学系列)。 また、中性一酸化炭素を配位子とする錯体 軌道分裂が大きくなることも説明できない。 分裂の大きさを正しく計算するには分子軌道を考慮した配位子場理論によることが必要である。


脚注

外部リンク

関連項目