Thông số tách năng lượn g( ký hiệu:= 10D q)

4. Viết phương trình phản ứng của (A) với ion sắt (II) trong môi trường axit.

3.2. Thông số tách năng lượn g( ký hiệu:= 10D q)

Để có khái niệm về thông số tách, ta xét các orbital d của ion trung tâm ở trạng thái tự do và sau khi tạo phức.

Khi M ở trạng thái tự do, các electron d chiếm một trong 5 orbital d có mức năng lượng như nhau gọi là mức năng lượng suy biến.

Khi M ở trong môi trường phối tử có trường điện âm đối xứng cầu thì xảy ra tương tác tĩnh điện giữa trường điện âm này với các electron d trong nguyên tử trung tâm làm cho năng lượng các orbital d tăng lên, rồi sau đó tách thành 2 mức tuỳ theo trường bát diện hay tứ diện.

z y x

Hình 3.1. Sự biến đối orbitan trong phức bát diện.

Các orbital d trong ion trung tâm gồm: d

xy, dxz, dyz, dz 2 và d x 2 y 2 .

Khi ion trung tâm được bao quanh bởi phối tử, sẽ xảy ra sự đẩy tĩnh điện giữa các electron d. Các orbital d

z

2 và d

x

2

y

2 ở gần hơn các phối tử cùng nằm

trên các trục tương ứng nên có năng lượng cao, còn 3 orbital d

xy, dxz và d

yz nằm trên đường phân giác của các trục x, y, z tương ứng ở xa phối tử hơn nên có năng lượng thấp hơn (do chịu lực đẩy yếu hơn).

Như vậy, trong một trường phối tử bát diện, 5 orbital suy biến trong nguyên tử tự do dược tách thành 2 mức: e

g (suy biến bậc 2) cao hơn mức t

2g (suy biến bậc 3 - bội 3).

E d

z2d x2 y2

e g

E 1 3/5∆o = 0,6∆0 Các AO có E2 2/5∆o =0,4

∆o năng lượng

�2�

trung bình

Ion tự do Sự tách mức năng lượng

Hiệu năng lượng giữa 2 mức gọi là năng lượng tách. = E

eg - Et2g (o: viết tắt của octàedre: bát diện)

Người ta xem năng lượng trung bình của 5(AO)d nằm khoảng giữa 2 mức e

g và t2g và được xem bằng không thì có:

E

1 = - 0,4∆o

E2 = 0,6 ∆0

Đơn vị đo năng lượng tách: kcal/mol, kJ/mol, cm-1 1eV = 8068 cm-1 = 23,60 kcal/mol; 1cal = 4,184 J

z

y

x

Hình 3.3. Sự biến đổi năng lượng của các orbital d trong phức tứ diện.

Trong trường hợp này, ngược lại với phức bát diện, các phối tử ở gần các orbital d

xy, dxz và dyz hơn nên các orbital này bị các phối tử đẩy mạnh lên mức năng lượng cao hơn (E2), còn các orbital d

z 2 và d x 2 y

d xydxzdyz E E 1 t2g (d ) 2/5 ∆T Các (AO)d có E 2 3/5 ∆T năng lượng trung bình d z2d x2y2 eg (d )

Ion tự do Sự tách mức năng lượng

Hình 3.4.Sự tách năng lượng các orbitan trong phức tứ diện.

Như vậy, sự tách mức năng lượng của các orbital d trong phức tứ diện sẽ ngược với sự tách mức trong phức bát diện. Nghĩa là, 3 orbital d

xy, dxz và d

yz bị đẩy lên mức năng lượng cao là mức �2� với độ tăng là 2/5 ∆ T=0,4 dz 2 và d x 2 y

2 ở mức năng lượng thấp là mức �� với độ giảm là 3/5 Năng lượng tách:

T = Et2g - Eeg (T: tetraedre: tứ diện)

T có giá trị nhỏ hơn