LigandFeldTheorie

LigandFeldTheorie (LFT) ist eine theoretische Beschreibung der elektronischen Struktur von Übergangsmetallkomplexen, die Elemente der Kristallfeldtheorie mit der Molekulard Orbital-Theorie verbindet. Im Gegensatz zur reinen Kristallfeldtheorie berücksichtigt sie kovalente Anteile in der Bindung zwischen Metallzentrum und Liganden, indem Ligandenorbitale in die Bindungsbildung einbezogen werden und die Bildung von Bindungs-, Nichtbindungs- und Antibindungs-MOs aufgezeigt wird. Dadurch erklärt LFT sowohl energetische Spaltungen der d-Orbitale als auch Spektren, Magnetismus und Reaktivität besser, insbesondere wenn Liganden stark polarisierend wirken.

Die Theorie nutzt Gruppen- und MO-Konzepte: Ligandenorbitale kooperieren mit Metall-D-Orbitalen (und teilweise mit s- und p-Orbitalen des Metalls), um MOs zu bilden, deren energetische Reihenfolge in Abhängigkeit von Geometrie und Liganden variiert (z. B. oktahedrisch, tetraedrisch, quadratplan). Typische Parameter sind die Spaltungsenergie Δo (Oktahedrisch) oder Δt (Tetraedrisch) sowie Ligandenstärken, die durch sigma- und pi-Wechselwirkungen beeinflusst werden. Die Ligandfeldtheorie ermöglicht die Erklärung von High-Spin- vs. Low-Spin-Zuständen, Farbreaktionen und magnetischen Eigenschaften. Tanabe-Sugano-Diagramme werden oft als Hilfsmittel genutzt, um elektronische Übergänge abzuschätzen.

Anwendungen finden sich in der Spektroskopie von Übergangsmetallkompklen, der Katalyseforschung und der Materialchemie. Grenzen der LFT liegen in ihrer vereinfachten Behandlung der Kovalenzen und der Abhängigkeit von Parameterwerten; bei stark kovalenten Systemen genügt LFT oft nicht, und es kommen MO- oder Dichtefunktionaltheorie-Ansätze zum Einsatz. Die Ligandfeldtheorie wird häufig als Brücke zwischen Kristallfeldtheorie und moderner Molekülorbitaltheorie gesehen.