晶體場理論與分子軌道理論的比較及配位場理論

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1、晶體場理論與分子軌道理論的比較及配位場理論黃珺(湖北師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程系0303班，湖北黃石，435002)摘要：配位化合物中的化學(xué)鍵主要是指中心離子和配位體之間的化學(xué)鍵。自1893年維爾納提出了配位理論后，有關(guān)配合物中的化學(xué)鍵理論主要有現(xiàn)代價(jià)鍵理論、晶體場理論、配位鍵理論和分子軌道理論。本文主要討論分子軌道理論和晶體場理論。分子軌道理論以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，用于說明共價(jià)分子結(jié)構(gòu)。晶體場理論是1929年由皮賽和范弗雷克提出的，用于配合物化學(xué)鍵研究，成功地解釋了配合物的磁性、光學(xué)性質(zhì)及結(jié)構(gòu)等，故在配合物的化學(xué)鍵理論中確立了重要地位。關(guān)鍵詞：晶

2、體場理論、分子軌道理論、配位場理論、配位鍵、化學(xué)鍵CrystalfieldtheoryandmolecularorbittheorycomparisonandlegendfieldtheoryHuangJun(Chemistryandenvironmentengineeringdepartment,HubeiNormalUniversity,Huangshi,435002)Abstract:Inthecoordinationcompoundchemicalbondmainlywasreferstobetweenthecentralionan

3、dthelegendchemicalbond.TheVyellnatriumproposedsince1893thecoordinatetheory,intherelatedpreparationchemicalbondtheorymainlyhadthepresentpricekeytheoryandthecrystalfieldtheory,thecoordinationbondtheoryandthemolecularorbittheory.Thisarticlemaindiscussionmolecularorbittheoryan

4、dthecrystalfieldtheory.Molecularorbittheorytakethequantummechanicsasafoundation,usedinexplainingthecovalentmoleculestructure.Thecrystalfieldtheorywasin1929proposesbyH.BatheandJ.H.VanVleck,usedinthepreparationchemicalbondresearch,successfullyexplainedandpreparationmagnetism

5、,theopticalqualityandthestructureandsoon,thereforehasestablishedtheimportantstatusinthepreparationchemicalbondtheory.Keywords:Crystalfieldtheorymolecularorbitaltheorylegendfieldtheorycoordinatebondchemicalbond晶體場理論是20世紀(jì)50年代初,在價(jià)鍵理論和純靜電理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.晶體場理論把中心離子看作是帶正電的點(diǎn)電荷,把配位體看作

6、是帶負(fù)電的點(diǎn)電荷,它們之間的結(jié)合完全看作是靜電和排斥作用.同時(shí)考慮到配位體對中心離子d軌道的影響,它在解釋光學(xué)和磁學(xué)等性質(zhì)方面很成功.（分子軌道理論把組成分子的所有原子作為一個(gè)分子整體來考慮,在分子中的電子不再從屬于某些特定的原子,而是遍及整個(gè)分子范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),分子中每個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài),可以用波函數(shù)來描述.）[1]首先,來比較這兩種理論的基本觀點(diǎn).晶體場理論的基本觀點(diǎn):(1)在配合物中,中心離子和配位體之間的相互作用類似于離子晶體中正、負(fù)離子間的靜電作用,故它們間的化學(xué)鍵力純屬靜電作用力.(2)當(dāng)中心離子(指d區(qū)元素的離子)處于由配體所形成的非

7、球形對稱的負(fù)電場中時(shí),中心離子的d電子將受到配體負(fù)電場的排斥作用,使5個(gè)等價(jià)的d軌道發(fā)生能級分裂,有些軌道的能量降低.(3)中心離子的d軌道產(chǎn)生能級分裂后,致使中心離子的d電子排布也發(fā)生變化,導(dǎo)致體系的能量變化.（分子軌道理論的基本觀點(diǎn)是把分子作為一個(gè)整體加以考慮,而分子中的每個(gè)電子是這個(gè)整體中的一員,不再從屬于原來所屬的原子.第一,原子形成分子后,電子就不再局限于個(gè)別原子的原子軌道,而是從屬于整個(gè)分子的分子軌道,所以分子軌道強(qiáng)調(diào)分子的整體性.第二,分子軌道中電子的分布也和原子中的電子分布一樣,遵循保里不相容原理,能量最低原理和洪特規(guī)則,在

8、分子軌道中電子可以配對,也可以不配對.第三,分子軌道中可以近似地通過原子軌道的適當(dāng)組合而得到,分子軌道的數(shù)目等于組合前原子軌道數(shù)目之和,原子軌道在組合成分子軌道時(shí),要符合分子對稱