🧪 [Fe(CO)₅]

Fe⁰ — nolinchi oksidlanish darajasi

Fe: [Ar] 3d⁶4s². Fe⁰ — 8 ta valent elektron (3d⁶4s²). CO — kuchli maydonli ligand, kuchli π-akseptor. 5 ta CO ligand — har biri 2 ta elektron beradi = 10 ta elektron. Jami: 8 + 10 = 18 ta valent elektron! 18-elektron qoidasi to'liq qanoatlantirilgan.

Trigonal-bipiramidal maydonda d-orbital ajralishi

D_3h simmetriyada 5 ta d-orbital 3 ta energetik sathga ajraladi. Barcha bog'lovchi MO lar to'lgan, antibog'lovchi MO lar bo'sh. 18-elektron konfiguratsiya — barcha elektronlar juftlashgan.

Magnit xossalari — diamagnit

18 ta valent elektron — barchasi juftlashgan. n = 0, μ_eff = 0. Diamagnit. Bu — Fe⁰ ning nolinchi oksidlanish darajasidagi barqaror birikmasi ekanligini ko'rsatadi.

CO — noyob ligand

CO — kuchli σ-donor va kuchli π-akseptor. σ-donorlik — CO ning 5σ orbitali orqali (uglerodning erkin elektron jufti). π-akseptorlik — CO ning bo'sh 2π* orbitallari orqali. Bu sinergik bog'lanish — metallning elektron zichligi CO ga qaytadi (π-qaytish). Sinergik bog'lanish M−C bog'ini mustahkamlaydi va C≡O bog'ini zaiflashtiradi.

IQ spektroskopiya — asosiy diagnostik usul

ν(C≡O) — 2 ta intensiv polosa: 2025 cm⁻¹ va 1995 cm⁻¹ (eritmada). Erkin CO da ν(C≡O)=2143 cm⁻¹. Past chastotaga siljigan — bu Fe→CO π-qaytishini ko'rsatadi (C≡O bog'i zaiflashgan). D_3h simmetriya tufayli 2 ta IQ-faol CO valent tebranish modi kuzatiladi.

¹³C YaMR spektroskopiya

Xona haroratida bitta signal δ ≈ 210 ppm — barcha 5 ta CO guruhi tez almashinadi (Berry psevdorotatsiyasi). Past haroratda (−100°C) ikkita signal: aksial CO (δ≈208) va ekvatorial CO (δ≈212). Bu — trigonal-bipiramidal geometriyaning isboti.

UB-Vis spektroskopiya

λ_max ≈ 280 nm (UB soha). d-d o'tishlar mavjud emas (barcha elektronlar juftlashgan). MLCT (Fe→CO π*) o'tishlari UB sohada kuzatiladi. Rangi: sariq (ko'rinadigan soha chegarasidagi yutilish tufayli).

Mass-spektrometriya

Molekulyar ion: [Fe(CO)₅]⁺ = 196 m/z. Fragmentlanish: ketma-ket CO molekulalarining yo'qolishi: [Fe(CO)₅]⁺ → [Fe(CO)₄]⁺ (168) → [Fe(CO)₃]⁺ (140) → [Fe(CO)₂]⁺ (112) → [FeCO]⁺ (84) → Fe⁺ (56). Har bir fragment orasidagi farq 28 m/z — CO massasi.

Sanoat usuli — temir va CO yuqori bosimda

Fe + 5CO → [Fe(CO)₅] (200°C, 100−200 atm)

Mayda disperslangan temir CO bilan yuqori harorat va bosimda reaksiyaga kirishadi. Suyuq mahsulot haydash orqali tozalanadi. Bu — sanoatda eng ko'p qo'llaniladigan usul.

Laboratoriya usuli — FeCl₂ dan qaytarish

FeCl₂ + 5CO + 2Na → [Fe(CO)₅] + 2NaCl (THF da, yuqori bosim)

FeCl₂ natriy yordamida qaytariladi va CO bilan reaksiyaga kirishadi. Inert atmosfera va suvsiz muhit talab qilinadi.

Fotokimyoviy parchalanish

[Fe(CO)₅] + hν → [Fe(CO)₄] + CO (yorug'lik ta'sirida)

Yorug'lik ta'sirida CO ajralib chiqadi va [Fe(CO)₄] oraliq mahsulot hosil bo'ladi. Bu oraliq mahsulot juda faol — turli ligandlar bilan reaksiyaga kirishib, Fe(CO)₄L komplekslarini hosil qiladi.

Termik parchalanish

2[Fe(CO)₅] → Fe₂(CO)₉ + CO (qizdirish bilan)

100°C dan yuqori haroratda [Fe(CO)₅] dimerlanib, Fe₂(CO)₉ hosil qiladi. Fe₂(CO)₉ — sariq kristall modda. Keyingi qizdirishda Fe₃(CO)₁₂ va oxir-oqibat metallik temir hosil bo'ladi.

Ligand almashinishi

[Fe(CO)₅] + PR₃ → [Fe(CO)₄(PR₃)] + CO

CO ligandlari boshqa ligandlar (PR₃, alkenlar, alkinlar) bilan almashinishi mumkin. Reaksiya D mexanizm bo'yicha boradi — avval CO ajraladi, keyin yangi ligand birikadi.