Orbitali di tipo d: forma, separazione del campo dei leganti

Orbitali di tipo d si distinguono dagli orbitali di tipo s e p per il numero quantico secondario pari a 2. Questo numero quantico secondario ha un massimo valore di n-1, dove n è il numero quantico principale, quindi gli atomi che possiedono orbitali di tipo d devono avere un numero quantico principale di almeno 4. Gli elementi del 4° Periodo, ad eccezione di potassio e calcio, presentano elettroni negli orbitali d.

Caratteristiche degli Orbitali d

Poiché gli orbitali d hanno l = 2, il numero quantico magnetico assume valori da -2 a +2. Si possono individuare 5 orbitali degeneri di tipo d, ovvero d_z², d_xy, d_xz, d_yz, d_x²_-y². Questo implica che possono esserci al massimo 10 elettroni nei orbitali d.

Per gli orbitali d_xy, d_xz, d_yz, la massima probabilità di trovare gli elettroni è a 45° rispetto agli assi cartesiani. Mentre per gli orbitali d_{x2- y2}, d_z2, la massima probabilità è lungo gli assi.

Effetti del Campo dei Leganti

Quando un ione è circondato da un campo di cariche negative di simmetria sferica, gli orbitali d subiscono un aumento di energia a causa dell’effetto repulsivo. In un campo di simmetria ottaedrica, gli elettroni d vengono respinti dalle cariche puntiformi, causando un effetto destabilizzante che dipende dalla forma del complesso e dalla direzionalità degli orbitali d.

Separazione del Campo dei Leganti

Gli elettroni d, inizialmente degeneri, si suddividono in due gruppi:
– un gruppo costituito dagli orbitali d_{x2- y2}, d_z2, doppiamente degeneri ad energia maggiore (eg).
– un secondo gruppo tre volte degeneri costituito dagli orbitali d_xy, d_xz, d_yz, a energia minore (t2g).

L’aumento dell’energia degli orbitali d_{x2- y2}, d_z2, corrisponde a un abbassamento di energia degli orbitali d_xy, d_xz, d_yz, mantenendo costante l’energia media complessiva degli orbitali.

Il concetto di separazione del campo dei leganti

La separazione del campo dei leganti, indicata comunemente con Δ e nel caso di simmetria ottaedrica con Δo, rappresenta la misura della repulsione elettrostatica tra gli elettroni dell’ione metallico e le cariche puntiformi dei leganti.

Fattori che influenzano il valore di Δ

Ci sono diversi fattori che influenzano il valore di Δ:

– Tipo e dimensioni del legante
– Forza di legame tra il legante e l’ione metallico
– Geometria e numero di coordinazione del complesso
– Numero di ossidazione del catione metallico

Classificazione dei leganti

I leganti possono provocare diverse intensità nella separazione del campo cristallino. Quelli che generano un alto valore di Δ sono definiti leganti a campo forte, mentre quelli che causano un Δ inferiore sono considerati leganti a campo debole.

Serie spettrochimica

In base alla loro capacità di indurre una separazione nel campo cristallino, i leganti vengono classificati in varie categorie all’interno della serie spettrochimica. Questa serie offre un modo per organizzare e comprendere meglio il comportamento dei leganti in relazione alla separazione del campo cristallino.