Efectul Jahn-Teller

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Bazat pe efectul Jahn-Teller (sau distorsiunea Jahn-Teller ), orice moleculă neliniară cu o stare degenerată de electroni la sol suferă o distorsiune geometrică care elimină degenerarea în sine. Acest efect a fost descris în 1937 de oamenii de știință Hermann Arthur Jahn și Edward Teller care folosind teoria grupurilor au arătat că moleculele degenerate neliniare nu pot fi stabile în configurația de simetrie spațială maximă. [1] Efectul distorsiunii este scăderea energiei moleculei.

Chimie de coordonare

Efectul Jahn-Teller este responsabil pentru distorsiunea tetragonală a ionului complex hexaacquoram (II), [Cu (OH 2 ) 6 ] 2+ , care altfel ar avea geometrie octaedrică. Cele două lungimi ale legăturilor axiale Cu - O sunt de 238 µm , în timp ce cele patru legături Cu - O ecuatoriale sunt de aproximativ 195 µm.

Efectul Jahn-Teller este frecvent întâlnit și își asumă o importanță deosebită în domeniul chimiei anorganice . Complexele octaedrice ale metalelor de tranziție care formează ioni cu configurație electronică d 9 posedă o stare de bază și g degenerează dublu, cu l ' electron nepereche care poate ocupa la fel de mult l' orbital d x²-y² ca orbital d z². Prin urmare, distorsiunea Jahn-Teller acționează de obicei provocând o alungire axială a legăturii metal- ligand de -a lungul axei z și comprimarea celor patru legături situate pe plan (denumită distorsiune tetragonală ). Alternativa inversă ar fi, de asemenea, posibilă, adică alungirea legăturilor pe plan și comprimarea celor axiale, dar având în vedere că în acest fel patru legături sunt slăbite (față de cele două ale distorsiunii anterioare) se explică cu ușurință de ce apariția tipului anterior de distorsiune. Trebuie subliniat faptul că teorema lui Jahn-Teller nu prezice care distorsiune are loc, ci prezice mai degrabă instabilitatea unei simetrii moleculare date. Când se produce alungirea legăturilor trans de -a lungul axei z, interacțiunile electrostatice determină o variație energetică a nivelurilor stării de bază.

Jahn-Teller.gif distorsiune

Acest lucru are ca efect scăderea energiei totale a moleculei.

În complexele octaedrice efectul Jahn-Teller este mai pronunțat atunci când un număr impar de electroni ocupă orbitalele și g ; acesta este cazul complexelor cu rotire redusă d 9 , d 7 sau rotire ridicată 4 , toate având o stare de bază dublu degenerată. Strict vorbind, efectul apare și în cazul în care degenerarea privește electronii în orbitalii t 2g (de exemplu, configurațiile precum d 1 sau 2 sunt degenerate triplu). Cu toate acestea, efectul este mai puțin semnificativ, deoarece stabilizarea energetică nu se referă la orbitalii implicați direct în legătura chimică cu liganzii (are 2g un caracter care nu se leagă). Același lucru este valabil și pentru complexele tetraedrice.

Efectul Jahn-Teller poate fi investigat experimental datorită utilizării tehnicilor spectroscopice , cum ar fi spectroscopia UV-VIS , care arată adesea separarea benzilor de absorbție șirezonanța paramagnetică a electronilor , care permite studiul electronilor nepereche.

Chimie organica

Efectul Jahn-Teller face anionul radical al ciclooctatetraenei nesimetric .

Uneori, efectul Jahn-Teller se găsește și în chimia organică , ca în cazul moleculei de ciclooctatetraenă . [2] Cu toate acestea, există o anumită controversă în legătură cu aceasta, deoarece unii cercetători cred că efectul pseudo-Jahn-Teller (uneori numit „efectul Jahn-Teller de ordinul doi”) nu este implicat în distorsiunea tetragonală. [3] Un caz clar este, în schimb, cel referitor la anionul radical al ciclooctatetraene, a cărui diagramă a orbitalilor moleculari de frontieră π arată în mod clar prezența unui electron nepereche într-un set de orbitați degenerați. Această configurație suferă distorsiuni în conformitate cu efectul Jahn-Teller. [4]

Efect Jahn-Teller dinamic

Efectul Jahn-Teller este un fenomen fluxional; când observăm un schimb rapid al orientării unei distorsiuni avem ceea ce se numește efectul Jahn-Teller dinamic . Acest efect depinde de temperatură : de exemplu, sub 20 K spectrul derezonanță paramagnetică a electronului [Cu (OH 2 ) 6 ] 2+ prezintă vârfuri distincte care indică apariția unei distorsiuni statice (ținând seama întotdeauna de scara de timp a „EPR).

Notă

  1. ^ H. Jahn și E. Teller, Stabilitatea moleculelor poliatomice în stările electronice degenerate. I. Orbital Degeneracy , Proceedings of the Royal Society of London. Seria A, Științe matematice și fizice (1934-1990) 161 (905): 220-235 (1937) DOI: 10.1098 / rspa.1937.0142
  2. ^ Frank-Gerrit Klärner, About the Antiaromaticity of Planar Cyclooctatetraene , Angewandte Chemie, Int. Ed. Eng. 40 (21): 3977-3981 (2001) DOI: 10.1002 / 1521-3773 (20011105) 40: 21% 3C3977 :: AID-ANIE 3977% 3E3.0.CO; 2-N
  3. ^ Michael J. Bearpark, Efectul pseudo-Jahn-Teller: un diagnostic CASSCF , Molecular Physics 100 (11): 1735-1739 (2002) DOI: 10.1080 / 00268970110105442
  4. ^ Michael J. Bearpark, Observation of Both Jahn-Teller Distorted Forms (b1g and b2g) of the Cyclooctatetraene Anion Radical in a 1,2-Disubstituted System , J. Am. Chem. Soc. 122 (13): 3211-3215 (2000) DOI: 10.1021 / ja9943501

Bibliografie

  • Miessler, GL & Tarr, DA, Chimie anorganică (ediția a treia), Pp 370-373, Pearson Prentice Hall (2004) ISBN 0-13-120198-0 .
  • Shriver, DF & Atkins, PW, Chimie anorganică (ediția a treia), Pp 235-236, Oxford University Press (1999) ISBN 0-19-850330-X .

Elemente conexe

linkuri externe

Controlul autorității Tesauro BNCF 37806 · LCCN (EN) sh85069251 · GND (DE) 4162675-8 · BNF (FR) cb12123163x (dată) · NDL (EN, JA) 00.564.352
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Jahn-Teller_Effect&oldid=117596008 ”