Ligandikenttäteoria

Lígandikenttäteoria on malli, joka kuvaa kemiallista sitoutumista ja rakennetta kompleksiyhdisteissä, erityisesti siirtymämetallien komplekseissa. Ligandikenttäteorian avulla kyetään selittämään kompleksien ominaisuuksia kuten niiden värejä ja magneettisia ominaisuuksia. Teoria on yhdistelmä kidekenttäteoriaan ja molekyyliorbitaaliteoriaa ja sen ovat kehittäneet yhdysvaltalaiset Hans Bethe ja John Hasbrouck van Vleck.

Periaatteet

Liganditeoriassa metalli-ionia eli kompleksien keskusionia käsitellään kidekenttäteorian tavoin varauksellisena kovana pallona ja d-orbitaalien energioiden oletetaan olevan jakautuneen samalla tavoin kuin kidekenttäteoriassa t2g ja eg-orbitaaleihin. Kidekenttäteoriasta poiketen ligandikenttäteoriassa ligandeja pidetään joko pallomaisina varauksina tai sauvamaisina dipoleina ja ligandien ja keskusionin väliset orbitaalivuorovaikutukset otetaan huomioon. Keskusionien ja ligandien orbitaalit muodostavat hybridisoituneen kompleksiorbitaalin.

Ligandikenttäteorian avulla kyetään selittämään myös miksi osa ligandeista suosii niin sanottujen matalan spinin kompleksien syntyä, kun taas osa ligandeista suosii korkean spinin kompleksien syntyä. Ligandeilla, joilla on täysi p-orbitaali muodostavat keskusionin kanssa kompleksin π-sidoksella ja luovuttavat siihen elektroneja. Nämä ligandit, esimerkiksi halogenidi-ionit, muodostavat yleensä korkean spinin komplekseja. Ligandit, joilla on tyhjä p-orbitaali, kykenevät vastaanottamaan elektroneja keskus-ionilta ja tätä kutsutaan takaisinsitoutumiseksi. Takaisinsitoutuvat ligandit, esimerkiksi hiilimonoksidi, muodostavat yleensä matalan spinin komplekseja.

Lähteet

Epäorgaaninen kemia
Kemiallinen sitoutuminen