Diferencia entre ligando fuerte y ligando débil

Diferencia Clave - Ligando Fuerte vs Ligando débil
 

Un ligando es un átomo, ion o molécula que dona o comparte dos de sus electrones a través de un enlace covalente coordinado con un átomo central o ion. El concepto de ligandos se discute bajo la coordinación química. Los ligandos son especies químicas que participan en la formación de complejos con iones metálicos. Por lo tanto, también son conocidos como agentes complejantes. Los ligandos pueden ser monodentados, bidentados, tridentados, etc. basados ​​en la denticidad del ligando. La denticidad es el número de grupos de donantes presentes en un ligando. Monodentado significa que el ligando tiene solo un grupo donante. Bidentate significa que tiene dos grupos de donantes por una molécula de ligando. Hay dos tipos principales de ligandos categorizados según la teoría del campo cristalino; ligandos fuertes (o ligandos de campo fuerte) y ligandos débiles (o ligandos de campo débil). los diferencia clave entre ligandos fuertes y ligandos débiles es que la división de los orbitales después de unirse a un ligando de campo fuerte causa una mayor diferencia entre los orbitales de mayor y menor nivel de energía, mientras que la división de los orbitales después de la unión a un ligando de campo débil produce una diferencia menor entre los orbitales de mayor y menor nivel de energía.

CONTENIDO

1. Resumen y diferencia clave
2. ¿Qué es la teoría del campo de cristal?
3. Qué es el ligando fuerte
4. Qué es el ligando débil
5. Comparación lado a lado - Ligando fuerte vs Ligando débil en forma tabular
6. Resumen

¿Qué es la teoría del campo de cristal??

La teoría del campo de los cristales se puede describir como un modelo que está diseñado para explicar la ruptura de las degeneraciones (capas de electrones de igual energía) de los orbitales electrónicos (generalmente orbitales d o f) debido al campo eléctrico estático producido por un anión o aniones circundantes (o ligandos). Esta teoría se usa a menudo para demostrar el comportamiento de los complejos de iones de metales de transición. Esta teoría puede explicar las propiedades magnéticas, los colores de los complejos de coordinación, las entalpías de hidratación, etc..

Teoría:

La interacción entre el ion metálico y los ligandos es el resultado de la atracción entre el ion metálico con una carga positiva y la carga negativa de los electrones no apareados del ligando. Esta teoría se basa principalmente en los cambios que ocurren en cinco orbitales de electrones degenerados (un átomo de metal tiene cinco orbitales d). Cuando un ligando se acerca al ión metálico, los electrones no apareados están más cerca de algunos orbitales d que los de otros orbitales d del ion metálico. Esto causa una pérdida de degeneración. Y también, los electrones en los orbitales d repelen los electrones del ligando (porque ambos tienen carga negativa). Por lo tanto, los orbitales d que están más cerca del ligando tienen una energía alta que la de otros orbitales d. Esto da lugar a la división de los orbitales d en orbitales d de alta energía y orbitales d de baja energía, en función de la energía.

Algunos factores que afectan esta división son: La naturaleza del ion metálico, el estado de oxidación del ion metálico, la disposición de los ligandos alrededor del ion metálico central y la naturaleza de los ligandos. Después de la división de estos orbitales d basados ​​en la energía, la diferencia entre los orbitales d de alta y baja energía se conoce como parámetro de división del campo cristalino (∆_oct para complejos octaédricos).

Figura 01: Patrón de división en complejos octaédricos.

Patrón de división: Como hay cinco orbitales d, la división se produce en una proporción de 2: 3. En los complejos octaédricos, dos orbitales se encuentran en el nivel de alta energía (conocidos colectivamente como 'p.ej'), y tres orbitales están en el nivel de energía más bajo (colectivamente conocidos como t2g). En los complejos tetraédricos, ocurre lo contrario; tres orbitales están en el nivel de energía más alto y dos en el nivel de energía más bajo.

Qué es el ligando fuerte?

Un ligando fuerte o un ligando de campo fuerte es un ligando que puede resultar en una división del campo cristalino más alto. Esto significa que la unión de un ligando de campo fuerte provoca una mayor diferencia entre los orbitales de mayor y menor nivel de energía. Ejemplos incluyen CN^- (ligandos de cianuro), NO₂^- (ligando nitro) y CO (ligandos carbonilo).

Figura 02: División de bajo giro

En la formación de complejos con estos ligandos, al principio, los orbitales de menor energía (t2g) están completamente llenos de electrones antes de llenar cualquier otro orbital de alto nivel de energía (por ejemplo). Los complejos formados de esta manera se denominan "complejos de bajo giro".

Qué es el ligando débil?

Un ligando débil o un ligando de campo débil es un ligando que puede resultar en una división del campo cristalino inferior. Esto significa que la unión de un ligando de campo débil causa una diferencia menor entre los orbitales de mayor y menor nivel de energía.

Figura 3: División de High Spin

En este caso, dado que la baja diferencia entre los dos niveles orbitales causa repulsiones entre los electrones en esos niveles de energía, los orbitales de mayor energía pueden llenarse fácilmente de electrones en comparación con los orbitales de baja energía. Los complejos formados con estos ligandos se denominan "complejos de alto espín". Ejemplos de ligandos de campo débil incluyen I^- (ligando yoduro), Br^- (ligando bromuro), etc.

¿Cuál es la diferencia entre un ligando fuerte y un ligando débil??

Ligando fuerte vs ligando débil
Un ligando fuerte o un ligando de campo fuerte es un ligando que puede resultar en una división del campo cristalino superior.	Un ligando débil o un ligando de campo débil es un ligando que puede resultar en una división del campo cristalino inferior.
Teoría
La división después de unir un ligando de campo fuerte provoca una mayor diferencia entre los orbitales de mayor y menor nivel de energía.	La división de los orbitales después de unir un ligando de campo débil causa una diferencia menor entre los orbitales de mayor y menor nivel de energía.
Categoría
Los complejos formados con ligandos de campo fuerte se llaman "complejos de bajo espín".	Los complejos formados con ligandos de campo débil se denominan "complejos de alto espín".

Resumen - Ligando fuerte vs Ligando débil

Los ligandos fuertes y los ligandos débiles son aniones o moléculas que causan la división de los orbitales d de un ion metálico en dos niveles de energía. La diferencia entre ligandos fuertes y ligandos débiles es que la división después de unir un ligando de campo fuerte causa una mayor diferencia entre los orbitales de mayor y menor nivel de energía, mientras que la división de los orbitales después de unir un ligando de campo débil causa una diferencia menor entre el mayor y el menor orbitales de nivel de energía.

Referencia:

1.Helmenstine, Anne Marie, D. "Definición de ligando". ThoughtCo, 11 de febrero de 2017. Disponible aquí  
2. "Ligands". Chemistry LibreTexts, Libretexts, 19 de enero de 2018. Disponible aquí  
3. Los editores de la Enciclopedia Británica. "Ligando". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 12 de agosto de 2010. Disponible aquí 

Imagen de cortesía:

1. 'División del campo de cristal octaédrico' Por el usuario de Wikipedia en inglés YanA, (CC BY-SA 3.0) vía Commons Wikimedia  
2.'CFT-Low Spin Splitting Diagram-Vector'By Offnfopt, (Public Domain) a través de Commons Wikimedia  
3.'CFT-High Spin Splitting Diagram-Vector'By Offnfopt, imagen de referencia creada por YanA - Trabajo propio (Dominio público) a través de Commons Wikimedia