質問:
(NH4)2 [CuCl4]正方形平面複合体であるのに、Cs2 [CuCl4]が四面体であるのはなぜですか?
user14857
2016-09-01 08:51:09 UTC
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$ \ ce {(NH4)2 [CuCl4]} $が正方形の平面複合体であるのに、$ \ ce {Cs2 [CuCl4]} $は両方とも同じ酸化数の銅と同じ配位子を持っているのに、なぜ四面体であるのですか?

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1 回答:
gannex
2016-10-08 12:34:32 UTC
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溶液では、$ \ ce {[CuCl4]} $ 2- sup>は、四面体またはほぼ四面体の形状を示すと予想されます。

ヤーン・テラーの定理は、縮退した軌道を不均等に占有することはできないと述べています。縮退軌道が不均等に占有されている分子は、軌道を非縮退にするように変形し、より多くの電子がより低いエネルギー状態を占有します。一般に、この歪みは対称性の低下につながります。 Cu(II)の場合、それは(e) 4 sup>(t 2 sub>) 9 sup>カチオンです。 sup> 5 sup>であるため、3つの縮退したt 2 sub>軌道が不均等に占有されているため、(e g sub>) 4の正方形平面形状に向かって歪みが生じます。 sup>(b 2g sub>) 2 sup>(a 1g sub>) 2 sup>(b 1g sub>) 1 sup>は、不均等に占有された縮退軌道がなく、電子的に支持されます。それにもかかわらず、実験的証拠(1)は、このd軌道安定化エネルギーが非常に小さいことを示しています。銅は最初の列の遷移金属(それほど大きくない)であるため、立体効果が電子効果を支配し、$ \ ce {[CuCl4]} $ 2- sup>が四面体構造をとることができます。私が読んだほとんどの分光法は、結晶の形で分子を調べることを含みますが(この効果が興味深いのはこのためです)、$ \ ce {[CuCl4]} $ 2- sup>水和物のDFT研究濃厚水溶液では、陰イオンの四面体構造がより安定していることを示しています(2)。

$ \ ce {(Cs)2 [CuCl4]} $と$ \ ce {(NH4)2 [の問題CuCl4]} $は、複合体が沈殿して結晶が形成されるときに現れます。境界線の電子効果により、$ \ ce {[CuCl4]} $ 2- sup>アニオンは高度な構造的柔軟性を示します。大きな陽イオン($ \ ce {Cs +} $半径は0.174nm、$ \ ce {NH4 +} $半径は0.143nm)を使用すると、歪んだ(「押しつぶされた」)四面体として結晶化します。

$ \ hskip1.4in $ Cs2CuCl2(3)

平面四角形の調整は、正方晶の歪みを伴う八面体を効果的に取得できるように行われます(4)。この現象は、単に陽イオンが小さくなり、ユニットセルがそのように結晶化した結果だと思います。ユニットセルの一般的な考え方は、陽イオンが「ガタガタ」することは決して許されないということです。そのため、構造は空間を埋める方法を見つけます。正方形の平面形状の既存の電子的好感度を考えると、$ \ ce {(NH4)2 [CuCl4]} $最密充填によって好まれるこの歪みは、さらに有利になります。

$ \ hskip2.1in $ octahedron(4)

$ \ ce {(NH4)2 [CuCl4]} $の結晶構造の正規参照は(5)ユニットセルを確認したい場合。

(1)Emeléus&Sharpe。 Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry、vol。 21 、p。 128

(2) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21462945

(3)L。Helmholz & RFクルー、 J。午前化学。 Soc。、1952、 74 、1176

(4)回折法による分子構造、vol。 1 、The Chemical Society、ロンドン、1973年、p。 642

(5)R。D. Willet、 J。化学。 Phys。、1964、 1964 、41、2243

私のタイプミスを指摘してくれてありがとう!はい、私は極端なケースを説明していました。溶液中の四面体形態と電子的に有利な正方形平面ケース。クロロ銅酸アンモニウムのユニットセルでは、イオンの形状は中間の非反転対称の場合です。誰かが(5)にアクセスできれば、その対称性を説明できます。悲しいことに、このボリュームは私のライブラリに置き忘れられたようです。
ハハ、私のVPNは私にアクセスを与えてくれます。ただし、この記事には写真は含まれていません。議論を引用すると、「この構造には、正方形平面の$ \ ce {CuC4-} $イオンの最初のインスタンスが含まれています。 $ \ ce {Cl-Cu-Cl} $結合角は、対称性により$ 90 ^ \ circ $である必要があります。ただし、$ \ ce {Cu-Cl} $結合長は同じである必要はありません。 2つは$ 2.300 \ pm 0.005〜 \ mathrm {A} $の長さで、2つは$ 2.332 \ pm 0.004〜 \ mathrm {A} $の長さです。各銅原子は、隣接するイオンと$ 2.793 \ pm 0.005〜 \ mathrm {A} $の2つの長い$ \ ce {Cu-Cl} $結合を形成し、…を形成することにより、通常の歪んだ八面体構造を完成させます。
…無限の2次元ネットワーク。 $ \ ce {Cu-Cl-Cu} $の結合角は、実験誤差の範囲内で線形($ 180 ^ \ circ \ pm 0.2 ^ \ circ $)です。」
電子ヤーンテラー効果による結合長の歪み(http://chemistry.stackexchange.com/questions/43111/jahn-teller-ゆがみ-in-square-planar-complexesのように)、またはそれは単なる結果ですかクリスタルパッキングの?私もVPNを持っていますが、ジャーナルは私にとってはるか昔の電子形式では利用できません
残念ながら、詳細には触れていません。 JTは不合理に聞こえるとは言えませんが、奇妙なパッキング効果である可能性もあります。繰り返しになりますが、残念ながら画像は含まれていません。


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