
【化】 ligand field
be qualified; compound; match; mate; mix
【化】 potential field
配位场(Ligand Field)的汉英词典释义与理论解析
一、术语定义与核心概念
配位场(Ligand Field) 指在配位化合物中,配体(Ligands)围绕中心金属离子形成的局部静电势场。该场作用于金属离子的d或f轨道,导致轨道能级分裂(Splitting),进而影响配合物的电子结构、光谱性质及磁性(如高/低自旋态)。其理论是晶体场理论(Crystal Field Theory, CFT)的量子力学扩展,同时纳入分子轨道理论的共价作用解释。
二、核心原理:轨道分裂与分裂能
d轨道分裂
分裂能(( Delta ))的影响因素
( text{I}^- < text{Br}^- < text{Cl}^- < text{F}^- < text{OH}^- < text{H}_2text{O} < text{NH}_3 < text{en} < text{NO}_2^- < text{CN}^- )
三、理论应用与实验关联
d-d跃迁能量直接对应分裂能 ( Delta ),解释配合物颜色(如[Ti(H₂O)₆]³⁺的紫色源于492 nm吸收)。
分裂能与电子成对能(P)竞争决定高自旋(High-spin, ( P < Delta ))或低自旋(Low-spin, ( P > Delta ))构型(如[Fe(H₂O)₆]²⁺为高自旋,[Fe(CN)₆]⁴⁻为低自旋)。
姜-泰勒效应(Jahn-Teller Distortion)在不对称电子占据(如Cu²⁺的( e_g )轨道)时触发几何畸变。
四、权威参考文献
"Ligand field theory describes the electronic structure of coordination complexes by considering both electrostatic interactions and covalent bonding."
"配位场理论通过量子力学修正晶体场模型,成功预测配合物磁性与光谱。"
Miessler, G. L., & Tarr, D. A. (2013). Inorganic Chemistry (5th ed.), Pearson, Chapter 10.
配位场调控在单分子磁体(SMMs)设计中的应用:
"轴向配体场强度可调节镧系配合物磁弛豫能垒。"
Coordination Chemistry Reviews (2020), Vol. 423, 213483. DOI链接
麻省理工学院(MIT)《生物无机化学》课程对配位场分裂的可视化演示:
注:本文整合IUPAC标准术语、经典教材理论框架及前沿期刊研究,确保定义精确性与学术权威性。
配位场是配位化学中的核心概念,主要用于描述过渡金属离子与周围配体之间的相互作用及其对电子结构的影响。以下是综合多来源的详细解释:
配位场指配位体对中心金属离子(通常是过渡金属)产生的静电势场。这种场会改变金属离子d轨道的能级分布,形成不同对称性的场(如八面体场、四面体场)。例如,八面体场中d轨道会分裂为高能级的$eg$轨道和低能级的$t{2g}$轨道,分裂能$Delta$可通过以下公式计算: $$ Delta = 10Dq $$ 其中$Dq$为场强参数,与配体类型和金属-配体距离相关。
晶体场与分子轨道理论的结合
配位场理论融合了晶体场理论(静电作用)和分子轨道理论(共价键形成),由Bethe和Van Vleck在20世纪20-30年代提出。例如,强场配体(如CN⁻)会导致更大的d轨道分裂,而弱场配体(如I⁻)分裂较小。
电子效应
配位场作用下,金属离子的d轨道能级分裂直接影响配合物的性质:
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