Efekt Jahna-Tellera

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Rys. 1: Konfiguracja elektronowa miedzi(II)
Rys. 2: Rozszczepienie poziomów t2g i eg w efekcie Jahna-Tellera dla oktaedru
Rys. 3: Kompleks tetraaminadiakwamiedzi(II)

Efekt Jahna-Tellera (czyt. efekt Jaana-Telera) – w chemii koordynacyjnej odkształcenie powstające w kompleksach oktaedrycznych. Ścisły związek z tym pojęciem ma twierdzenie Jahna-Tellera (zwane także teorematem), pochodzące od nazwisk naukowców: Hermanna Arthura Jahna i Edwarda Tellera. Mówi ono, że żadna nieliniowa cząsteczka w stanie zdegenerowanym nie może pozostać trwała i musi ulec deformacji, mającej na celu zmniejszenie tej degeneracji.

Istota zjawiska[edytuj | edytuj kod]

Degeneracja orbitalu d może być częściowo zniesiona dzięki sprzężeniu spinowo-orbitalnemu. Nie jest jednak ona całkowicie usunięta. Efekt Jahna-Tellera (wynikający z teorii grup) występuje w związkach, w których rozszczepiony orbital d (konkretnie poziom eg) atomu centralnego jest nierównomiernie obsadzony. Do jego odkrycia przyczyniły się badania krystalograficzne na jonie Cu2+. Miedź na +2 stopniu utlenienia posiada konfigurację [Ar]3d9, zatem na podwójnie zdegenerowanym poziomie eg znajdują się trzy elektrony. Dwa z nich znajdują się na orbitalu dz2, a trzeci na dx2-y2 lub odwrotnie. Zgodnie z teorematem stan taki jest nietrwały i musi ulec deformacji. Wówczas cząsteczka wykonuje drgania, które powodują skrócenie lub wydłużenie wiązań do ligandów ustawionych w pozycji trans. Taka sytuacja (wydłużenia wiązań) ma miejsce np. w przypadku oktaedrycznego kationu kompleksowego tetraaminadiakwamiedzi(II), gdzie dwa aksjalne wiązania[a] Cu–O są dłuższe niż cztery wiązania ekwatorialne Cu–N.

Zmiana długości wiązań ma swoje konsekwencje w symetrii związków kompleksowych. Poziomy energetyczne t2g i eg ulegają rozszczepieniu (rys. 2) na dodatkowe poziomy a i b. Trzeba zaznaczyć, że nadal posiadają one indeks g, co świadczy o zachowaniu środka symetrii, pomimo że położenie rozszczepionych poziomów energetycznych przypomina symetrię tetraedryczną. Takie odkształcenie wbrew pozorom prowadzi do obniżenia energii elektronowej i stanowi dodatkową stabilizację kompleksu. W skrajnym przypadku kompleks może przyjąć nawet symetrię płaską kwadratową. Dzieje się tak, gdy ligandy trans zostają odsunięte na nieskończenie dużą odległość od atomu centralnego.

Uwagi

  1. Znaczenie pojęć „aksjalne” i „ekwatorialne” (atomy i wiązania) – zob. np. Nierównocenność atomów wodoru w cykloheksanie.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]