Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Неорганическая химия → Лантаноиды и актиноиды ↓


Координационная химия лантаноидов


Координационная химия лантаноидов — это важная область неорганической химии, изучающая уникальные свойства и реакции ионов лантаноидов с различными лигандами. Лантаноиды включают 15 химических элементов с атомными номерами от 57 до 71 — от лантана до лютеция, и они известны своими свойствами f-блока.

Введение в лантаноиды

Лантаноиды часто называют редкоземельными элементами. Они обладают выдающимися физическими и химическими свойствами благодаря своей электронной конфигурации. У всех лантаноидов заполняются электроны в орбитали 4f, что вызывает интересное магнитное и оптическое поведение.

Электронная конфигурация

Общая электронная конфигурация для лантаноидов — [Xe] 4f n 6s 2, где n (от 0 до 14) представляет число электронов в 4f орбитали.

La: [Xe] 5d 1 6s 2
Ce: [Xe] 4f 1 5d 1 6s 2
Q: [Xe] 4f 3 6s 2

Основы координационной химии

Координационная химия включает взаимодействия между ионами металлов и лигандами. Лиганд — это ион или молекула, которая может дарить пару электронов для образования координационной связи с металлом. Лантаноиды часто образуют координационные комплексы с различными координационными числами, которые в основном составляют от 8 до 12 из-за их больших ионных радиусов.

Общие лиганды

Лантаноиды могут образовывать комплексы с широким диапазоном лигандов, включая простые ионы, такие как галогениды (F -, Cl -), лиганды, дарующие кислород, такие как нитраты NO 3 -, сульфаты, карбоксилаты и более сложные органические лиганды.

Структура комплексов лантаноидов

Комплексы лантаноидов могут классифицироваться на основе их структурной геометрии, которая определяется типом и количеством задействованных лигандов.

Общая геометрия

  • Триконъюнктный треугольник: Общий для координации La 3+ с большими лигандами.
  • Квадратная антипризма: Характерная геометрия для комплексов лантаноидов, обеспечивающая координационные числа 8 и 9.
  • Биконвексная квадратная антипризма: Часто встречается в химии лантаноидов, позволяя плотное упаковывание лигандов.

Взаимоотношения и устойчивость

Стабильность комплексов лантаноидов зависит от нескольких факторов, включая природу лиганда, степень окисления металла и общую геометрию комплекса.

Теория твердых и мягких кислот и оснований (HSAB)

Эта теория помогает объяснить стабильность и реакционную способность комплексов лантаноидов. Лантаноиды считаются "твердыми" кислотами из-за их большого размера и заряда, предпочитая соединяться с "твердыми" основаниями, такими как лиганды, дарующие кислород и азот.

Теории кристаллического поля и лигандного поля

Эти теории исследуют электронные взаимодействия в координационных комплексах. В то время как теория кристаллического поля менее применима из-за экранирования 4f орбиталей, теория лигандного поля позволяет понять электронные переходы и магнитные свойства.

Применение комплексов лантаноидов

Комплексы лантаноидов широко используются в различных областях благодаря своим уникальным фотофизическим и магнитным свойствам.

Катализ

Комплексы лантаноидов служат катализаторами во многих органических реакциях, включая процессы полимеризации и окисления. Например, LaCl 3 используется в синтезе тонких химикатов.

Медицинская визуализация

Контрастные вещества для магнитно-резонансной томографии (МРТ) часто содержат комплексы на основе гадолиния из-за их сильных парамагнитных свойств, улучшающих контраст изображения.

Оптические материалы

Ионы лантаноидов используются в фосфорах и люминесцентных материалах, важных для технологий отображения и лазеров, а переходы, такие как Eu 3+, применяются в красных фосфораторах для светодиодных приложений.

Кейсы и визуальные примеры

Давайте рассмотрим некоторые конкретные примеры, чтобы прояснить эти концепции.

LN l l l l

Представленная выше фигура является упрощенной иллюстрацией комплекса лантаноида, показывая центральный ион лантаноида (Ln), координированный лигандами (L) в структурированном геометрическом строении.

Проблемы и будущее направление

Несмотря на прогресс в этой области, остаются проблемы в детальном понимании координационной химии лантаноидов. Эффекты обмена лигандами и влияние условий раствора остаются областями текущих исследований.

Экологические проблемы

Добыча и переработка лантаноидов вызывают экологические проблемы. Разработка более экологичных и устойчивых методов их использования и переработки представляет собой важную проблему.

Разработка передовых материалов

По мере развития технологий изучаются новые материалы, основанные на химии лантаноидов. Это включает в себя высокоэффективные люминесцентные материалы и магнитные материалы для различных применений в энергетике и информационных технологиях.

Заключение

Координационная химия лантаноидов — это богатая и динамичная область. Их уникальные свойства открывают перспективы для исследований и применения, делая эти элементы незаменимыми для продвижения науки и технологий. Понимание основ и текущих проблем обеспечивает прочную основу для дальнейших исследований и инноваций в этой области.


Магистрант → 3.5.2


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (3.5.1)
Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах
Следующий (3.5.3) →
Магнитные свойства лантаноидов

Комментарии 



Координационная химия лантаноидов

https://www.chemistryelite.com/g/3.5.2?ceal=ru