배위결합 형성 시 결정장 이론에서 인력과 반발력에 영향을 미칠 수 있는 요인은 각각 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 중심금속과 비공유전자쌍을 제공하는 리간드 사이에서 배위결합 형성 시 결정장 이론에서 인력과 반발력에 영향을 미칠 수 있는 요인은 각각 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 배위결합에서 중심 금속 이온과 리간드 사이의 상호작용을 결정장 이론, CFT로 설명할 때, 리간드가 금속 이온의 d 오비탈에 접근하면 두 가지 힘이 작용하게 됩니다. 우선 리간드가 제공하는 비공유전자쌍과 금속 이온의 양전하 사이의 정전기적 인력에는 금속 이온의 전하 크기가 영향을 미칠 수 있는데요, 금속 이온의 양전하가 클수록 리간드의 전자쌍을 더 강하게 끌어당깁니다. 또한 금속 이온의 크기가 작을수록 전하 밀도가 커져 리간드 전자를 더 강하게 당기며, 이와 함께 CN⁻, CO 같은 강한 장 리간드는 전자쌍을 더 강하게 제공해 인력이 커집니다.

반면에 리간드의 전자쌍이 금속 이온의 d 오비탈 전자밀도와 겹치면서 생기는 전자-전자 반발력에는 금속 이온의 d 전자 수와 배치가 영향을 미치는데요, d 오비탈이 이미 전자로 많이 채워져 있다면, 리간드 전자쌍이 들어오면서 전자-전자 반발이 커집니다. 또한 리간드의 접근 방향 역시 중요한데요, 옥타헤드랄 착물에서는 d_(x²−y²), d_(z²) 오비탈이 리간드 축과 정면으로 겹쳐 더 큰 반발을 받게 됩니다. 감사합니다.