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大学の無機化学なのですが・・・
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- ume_pyon
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私も現在理工学部の応用化学科2年に在籍していて、ちょうど無機化学の同じような内容を勉強しています。しかも、今回のテスト範囲であり、自分も躓いたところなんで、何かお役に立てればと思いました。あまりいい答えにはなっていないですし、もっとすばらしい回答は他の方がして下さると思うので、参考にでもして下さい。 結晶場理論では、配位子の孤立電子対を負の電荷として考え、それが中心金属イオンのd軌道中の電子と反発すると考えるところが出発点です。この考えでは、d軌道が結果的にいくつかのグループに開裂しますが、この開裂から分子の安定性や磁性などを説明できます。この方法は簡単で視覚的にわかりやすいのですが、配位子と中心金属イオンとの結合相互作用を無視しているために、厳密な理論を考えるには、より一般化した配位子場理論を用いることが多いようです。 配位子場理論は分子軌道法の拡張で、中心イオン上のd軌道の役割と、それらd軌道と配位子上の軌道との重なり合いに焦点を置いたものです。 では、結晶場理論を用いて四面体型(4配位)と八面体型(6配位)の軌道分裂について考えてみましょう。その前に、5つのd軌道(dz2、dx2-y2、dxy、dyz、dzx)の概形は知っていることを前提にします。だって、ここには書けませんからね。 まず、6配位の錯体について考えましょう。そこで、理論の都合上、配位子がx、y、z軸上にあったとしましょう。dz2軌道とdx2-y2軌道は、xyz軸上にd軌道がありますので、配位子を負電荷と考えると強い反発を受けます。一方、dxy、dyz、dzxは軌道が軸上にはありませんから、それほど反発は強くないです。したがって、電子が入りやすいのはdxy、dyz、dzxのほうであり、こちらのほうがエネルギー準位が低くなるのです。 次に、4配位の錯体について考えましょう。今度は、それぞれの軌道が立方体の箱の中に入っていて、4つの配位子がその立方体の頂点にあったとしましょう。(多少わかりにくいかもしれませんが、これらの頂点を結べばたしかに正四面体ができるはずです) そうすると、dxy、dyz、dzx軌道と配位子の距離は近づくので、強い反発を受けますが、dz2、dx2-y2軌道と配位子の距離はdxy、dyz、dzxよりも遠くなるので、反発は弱くなります。すると、エネルギー準位が低くなるのはdz2、dx2-y2のほうなのです。結局、この軌道分裂は、正八面体のときと逆転してますね。 以上です。 で、同じ大学生として、私が愛用としているバイブルを紹介しておきましょう。 シュライバー「無機化学」(東京化学同人) これは、数ある無機化学の参考書の中で、学生には一番わかりやすいものだと教授に進められました。基礎の基礎から応用まで丁寧に書いてあるので、どんな人にも適しています。今回の説明も、大方はここに載っていました。是非一読してみて下さい。
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お礼
ありがとうございました。大変解りやすく、理解できました。大学の授業で使っている教科書が解りにくいので早速、シュライバー「無機化学」を買いに走ります。 これで、後期試験も何とか頑張れそうです。本当に有難うございました。