He enseñado en mi clase que si una molécula posee un alto grado de simetría su estabilidad será mayor, en otras palabras, simetría y estabilidad son directamente proporcionales. ¿Es correcta esta afirmación? Y si esto es correcto que por qué la distorsión de Jahn teller estabiliza una molécula cuando su simetría es baja eventualmente debido a la distorsión.
Respuestas
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ghostly606
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La simetría y la estabilidad no están directamente relacionadas por sí mismo ¿es el benceno más estable que el naftaleno, por ejemplo? El benceno es más "simétrico" que el naftaleno, pero ambos son moléculas estables; $D_{6h}$ vs $D_{2h}$ grupos de puntos.
Jahn y Teller descubrieron que en una molécula no lineal en un estado electrónico orbitalmente degenerado, digamos $e_g$ o $t_{2g}$ en un complejo octaédrico, que existe una interacción entre el movimiento orbital electrónico y el movimiento vibracional nuclear, que hace que la posición de energía mínima difiera de la estructura simétrica. Este movimiento levanta la degeneración orbital y disminuye la energía. Por lo tanto, el estado de menor simetría tiene menor energía.
Un ejemplo podría ser el alargamiento de un par de enlaces axiales en un complejo octaédrico, $\ce{[CoF6]}^{3-}$ Sin embargo, el teorema J_T no da ninguna indicación sobre la magnitud de la distorsión, es decir, no predice la naturaleza geométrica de la misma. También hay una restricción, y es que si la estructura degenerada tiene un centro de simetría, también lo tiene la estructura distorsionada.
Nota: El espín electrónico de la molécula (singlete, triplete, etc.) no es importante, lo que importa es la degeneración de los orbitales. El efecto Jahn-Teller es una ruptura de la aproximación Born-Oppenheimer que se basa en la separación del movimiento nuclear y electrónico.
Nikki
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En general se puede decir que la simetría contribuyó a la estabilidad. Pero en la mayoría de los casos se encuentra una excepción. El efecto Jahn-Teller se encuentra con mayor frecuencia en los complejos octaédricos de los metales de transición. En los complejos octaédricos, el efecto Jahn-Teller es más pronunciado cuando un número impar de electrones ocupan los orbitales eg. Esta situación se da en complejos con las configuraciones d9, d7 de bajo espín o d4 de alto espín, todos los cuales tienen estados básicos doblemente degenerados. En estos compuestos los orbitales eg implicados en la degeneración apuntan directamente a los ligandos, por lo que la distorsión puede dar lugar a una gran estabilización energética y no está relacionada con la simetría.
