Co je teorie křišťálového pole?
Teorie krystalového pole popisuje elektrickou aktivitu mezi atomy sloučeniny přechodného kovu. Se zaměřením na elektrickou aktivitu mezi atomy v těchto sloučeninách slouží tato teorie k vysvětlení energetických vlastností sloučeniny přechodného kovu, včetně její barvy, struktury a magnetického pole. Ačkoli jsou atomy v těchto sloučeninách navzájem spojeny, nelze k popisu těchto vazeb použít teorii krystalového pole. Sama neúplná byla tato teorie kombinována s teorií pole ligandu, aby se začlenilo porozumění vazby mezi atomy.
Ve 30. letech 20. století byla teorie krystalového pole vyvinuta fyziky Johnem Hasbrouckem van Vleckem a Hansem Blekem. Tito vědci rozvíjeli svou teorii spolu s, i když odděleně od, teorie pole ligandu. Brzy po vývoji těchto dvou teorií ostatní vědci kombinovali principy těchto dvou, které jsou nyní studovány v rámci moderní teorie pole ligandu. Kombinace těchto dvou teorií vytvořila systém rovnic, který byl lépe schopen popsat energetická pole a molekulární vazby v určitých typech sloučenin.
Sloučeniny přechodných kovů lze částečně popsat pomocí teorie krystalového pole. Tyto sloučeniny jsou tvořeny atomy konkrétního kovu, které jsou obklopeny nekovovými atomy, které se v této souvislosti nazývají ligandy. Elektrony těchto různých atomů interagují způsoby, které lze popsat pomocí teorie krystalového pole. Vazby, které vznikají z těchto interakcí elektronů, jsou také popsány pomocí teorie pole ligandu.
Termín křišťálové pole v teorii krystalového pole pochází z elektrického pole generovaného skupinou ligandů. Tyto atomy vytvářejí stabilní energetické pole, ve kterém se uvnitř zachytí přechodný kov. Tato pole mohou mít různé geometrické tvary. Mnoho sloučenin přechodného kovu má pole, která jsou ve tvaru kostek, protože taková pole jsou zvláště stabilní a mohou odolávat vlivu atomů, které nejsou v systému, takže sloučenina přechodného kovu zůstává stabilnější.
Jedna věc, kterou je teorie krystalového pole v popisu velmi dobrá, je zbarvení sloučeniny přechodného kovu. Jako relativně stabilní struktura se elektrony v určitém typu sloučeniny pohybují směrem k nebo od svých jader v omezeném rozsahu. Tento rozsah určuje barvu látky, protože absorbuje určité vlnové délky světla, které odpovídají vzdálenosti, kterou se elektron při excitaci pohybuje. Vlnové délky, které jsou absorbovány, nejsou u této sloučeniny viditelné. Místo toho se opačná barva, jak je vidět na barevném kolečku, odráží zpět, což dává látce viditelnou barvu.