晶体场理论(crystal field theory)和配位场理论(ligand field theory)的区别

晶体场理论和配体场理论是无机化学中用来描述过渡金属配合物成键模式的两种理论。晶体场理论（CFT）考虑了含有d-轨道的电子的扰动及其与金属阳离子的相互作用，在CFT中，金属-配体的相互作用仅被认为是静电作用。配体场理论（LFT）将金属与配体的相互作用视为共价键的相互作用，并依赖于金属与配体上d-轨道的取向和重叠。这是晶体场理论和配体场理论的关键区别。

什么是晶体场理论(crystal field theory)？

晶体场理论（CFT）由物理学家Hans Bethe于1929年提出，随后J.H.vanvleck于1935年提出了一些修改。该理论描述了过渡金属配合物的一些重要性质，如磁性、吸收光谱、氧化态和配位。CFT基本上考虑了中心原子d轨道与配体的相互作用，这些配体被认为是点电荷。此外，过渡金属络合物中中心金属与配体之间的吸引力被认为是纯静电的。

什么是配位场理论(ligand field theory)？

配位场理论为配位化合物中的键合提供了更详细的描述。这是根据配位化学的概念来考虑金属和配体之间的键合。这种键被认为是配位共价键或与格共价键，表明键中的两个电子都来自配体。晶体场理论的基本原理与分子轨道理论的基本原理非常相似。

晶体场理论(crystal field theory)和配位场理论(ligand field theory)的区别

基本概念：

晶体场理论：根据这一理论，过渡金属与配体之间的相互作用是由于配体的非键电子上的负电荷与带正电荷的金属阳离子之间的吸引。换句话说，金属和配体之间的相互作用是纯静电的。

配位场理论：

• 配体上的一个或多个轨道与金属上的一个或多个原子轨道重叠。
• 如果金属和配体的轨道具有相似的能量和相容的对称性，则存在净相互作用。
• 网络相互作用产生了一组新的轨道，一个是键，另一个是反键。（一个*表示轨道是反键的。）
• 当没有净相互作用时，原子轨道和分子轨道不受影响，在金属-配体相互作用中，它们本质上是非键的。
• 键轨道和反键轨道具有sigma（σ）或pi（π）特征，这取决于金属和配体的取向。

限制：

晶体场理论：晶体场理论有几个局限性。它只考虑了中心原子的d轨道，而不考虑s和p轨道。此外，这一理论未能解释某些配体大分裂和小分裂的原因。

配位场理论：配位场理论不像晶体场理论那样有局限性。它可以看作是晶体场理论的扩展版本。

应用：

晶体场理论：晶体场理论为研究晶格中过渡金属的电子结构提供了有价值的见解，

晶体场理论解释了配体的存在导致过渡金属配合物轨道简并性的破坏。它还描述了金属配体键的强度。系统的能量根据金属-配体键的强度而改变，这可能导致磁性和颜色的变化。

References: “An Introduction to Ligand and Crystal Field Theory” – EveryScience  “Crystal Field Theory” Virtual Amrita Laboratories Universalizing Education. “Ligand field theory” – Wikipedia “Ligand field theory” – Encyclopedia Britannica  “The Spectrochemical Series” – University of the West Indies – Department of Chemistry “Ligand field theory” – Brian. N. Figgis – National Laboratory, Upton, NY, USA   Image Courtesy: “Crystal Field Splitting 4” By YanA at the English language Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Comm*** Wikimedia “LFTi(III)” By Smokefoot at English Wikipedia – Transferred from en.********* to Comm*** by Sentausa (Public Domain) via Comm*** Wikimedia