单哲瀚 发表于 2024-10-13 09:48:10

【求精】课本上的东西一定正确吗——关于平面四方晶体场和配位场

如题,本文主要是一些计算讨论和实例分析,尽可能把理论内容给规避开来
1L祭度娘,2L下午五点开始更
欢迎插楼
不做特殊说明时,本帖的计算都基于PBE0/Def2tzvp水准
有一说一,gaussian16还是有意思的

单哲瀚 发表于 2024-10-13 12:15:14

提起平面四方的晶体场,你也许会想到这么一个图:


我们注意到,在教科书上的晶体场理论示意图中,dxz和dyz似乎都是能量最低的轨道,这也可以理解——这两个轨道波瓣最大值离xy平面上的四个配体最远,但是,真的是这样吗?
我们首先考虑一个大家非常熟悉的有机金属络合物:三氯·一乙烯合铂(II)酸钾,即蔡斯盐,阴离子结构如图所示:


我们注意到,乙烯的C=C键明显和PtCl3基团垂直,这完全符合我们的直觉——这可以共振为一个三角双锥结构,而三角双锥结构恰好是过渡金属络合物的典型结构,然而,从电子结构的角度,你就会想到一些奇怪的地方,如果晶体场模型对这个体系是适用的,那么按道理,PtCl3基平面上的dxy有着比dxz和dyz都要高的能量,按道理,它更适合把电子推入乙烯的π反键轨道,形成反馈键,所以乙烯的C=C键按道理就应该和PtCl3基团垂直。
有些人说了,平面五边形结构明显比三角双锥结构有着大得多的位阻,但是,位阻真的是决定几何构型的唯一原因吗?
因此,为了解释这些问题,我们本次将进行一些有关计算,来看看晶体场/配位场的简单模型到底什么情况下是正确的,什么情况下又是不准确的。
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