Hvad er krystalfeltteorien?
Crystal field theory beskriver den elektriske aktivitet mellem atomerne i en overgangsmetalforbindelse. Med fokus på den elektriske aktivitet mellem atomer i disse forbindelser tjener denne teori til at forklare de energiske egenskaber ved en overgangsmetalforbindelse, herunder dens farve, struktur og magnetfelt. Selvom atomerne i disse forbindelser er bundet til hinanden, kan krystalfeltteorien ikke bruges til at beskrive disse bindinger. Ukomplet på egen hånd blev denne teori kombineret med ligandfeltteori for at inkorporere en forståelse af bindingen mellem atomer.
I 1930'erne blev krystalfeltteorien udviklet af fysikerne John Hasbrouck van Vleck og Hans Bleke. Disse forskere udviklede deres teori sammen med, skønt adskilt fra, ligandfeltteori. Kort efter udviklingen af disse to teorier kombinerede andre forskere principperne for de to, som nu begge studeres under moderne ligandfeltteori. Kombinationen af disse to teorier skabte et system af ligninger, der var bedre i stand til at beskrive energifelterne og molekylære bindinger inden for bestemte typer forbindelser.
Overgangsmetallforbindelser kan delvist beskrives under anvendelse af krystalfeltteori. Disse forbindelser består af atomer af et bestemt metal, der er omgivet af ikke-metalatomer, kaldet ligander i denne sammenhæng. Elektronerne i disse forskellige atomer interagerer på måder, der kan beskrives ved hjælp af krystalfeltteori. Bindingerne, der stammer fra disse elektroninteraktioner, er også beskrevet under anvendelse af ligandfeltteori.
Udtrykket krystalfelt i krystalfeltteori kommer fra det elektriske felt genereret af en gruppe ligander. Disse atomer genererer et stabilt energifelt, som et overgangsmetal bliver fanget inden i. Disse felter kan komme i forskellige geometriske former. Mange overgangsmetallforbindelser har felter, der er i form af terninger, fordi sådanne felter er særlig stabile og kan modstå påvirkningen af atomer, der ikke er i systemet, så overgangsmetallforbindelsen forbliver mere stabil.
En ting, som krystalfeltteorien er særlig god til at beskrive, er farvningen af en overgangsmetalforbindelse. Som en relativt stabil struktur bevæger elektronerne i en bestemt type forbindelse sig mod eller væk fra deres kerner inden for et begrænset område. Dette interval bestemmer stoffets farve, fordi det absorberer visse bølgelængder af lys, der svarer til den afstand, elektronet bevæger sig, når det ophidses. Bølgelængderne, der absorberes, er ikke synlige i denne forbindelse. I stedet reflekteres den modsatte farve, som det ses på farvehjulet, tilbage, hvilket giver stoffet sin synlige farve.