Quelle est la théorie du champ de cristal?
La théorie du champ cristallin décrit l’activité électrique entre les atomes d’un composé de métal de transition. En mettant l'accent sur l'activité électrique entre les atomes de ces composés, cette théorie permet d'expliquer les propriétés énergétiques d'un composé de métal de transition, y compris sa couleur, sa structure et son champ magnétique. Bien que les atomes dans ces composés soient liés les uns aux autres, la théorie du champ cristallin ne peut pas être utilisée pour décrire ces liaisons. Incomplète en elle-même, cette théorie a été combinée à la théorie des champs de ligands afin d’intégrer une compréhension de la liaison entre atomes.
Dans les années 1930, les physiciens John Hasbrouck van Vleck et Hans Bleke développèrent la théorie des champs cristallins. Ces scientifiques ont développé leur théorie parallèlement, bien que distincte de la théorie du champ ligand. Peu de temps après le développement de ces deux théories, d'autres scientifiques ont combiné leurs principes, qui sont maintenant étudiés dans le cadre de la théorie moderne des champs de ligands. La combinaison de ces deux théories a créé un système d’équations mieux à même de décrire les champs énergétiques et les liaisons moléculaires au sein de certains types de composés.
Les composés de métal de transition peuvent être partiellement décrits en utilisant la théorie du champ cristallin. Ces composés sont constitués d'atomes d'un métal particulier qui sont entourés d'atomes non métalliques, appelés ligands dans ce contexte. Les électrons de ces différents atomes interagissent d'une manière qui peut être décrite à l'aide de la théorie du champ cristallin. Les liaisons qui résultent de ces interactions électroniques sont également décrites à l'aide de la théorie des champs de ligands.
Le terme champ cristallin, en théorie des champs cristallins, provient du champ électrique généré par un groupe de ligands. Ces atomes génèrent un champ d'énergie stable dans lequel un métal de transition est piégé. Ces champs peuvent avoir différentes formes géométriques. De nombreux composés de métaux de transition ont des champs en forme de cubes car ils sont particulièrement stables et peuvent résister à l'influence d'atomes non présents dans le système, de sorte que le composé de métaux de transition reste plus stable.
Une chose que la théorie du champ cristallin est particulièrement douée pour décrire est la coloration d'un composé de métal de transition. En tant que structure relativement stable, les électrons d'un type particulier de composé se rapprochent ou s'éloignent de leur noyau dans une plage limitée. Cette plage détermine la couleur de la substance car elle absorbe certaines longueurs d'onde de la lumière qui correspondent à la distance parcourue par l'électron lorsqu'il est excité. Les longueurs d'onde absorbées ne sont pas visibles dans ce composé. Au lieu de cela, la couleur opposée, telle que vue sur la roue chromatique, est reflétée, donnant à la substance sa couleur visible.