Hva er Crystal Field Theory?
Krystallfeltteori beskriver den elektriske aktiviteten mellom atomene i en overgangsmetallforbindelse. Med fokus på den elektriske aktiviteten mellom atomer i disse forbindelsene, tjener denne teorien til å forklare de energiske egenskapene til en overgangsmetallforbindelse, inkludert dens farge, struktur og magnetiske felt. Selv om atomene i disse forbindelsene er bundet til hverandre, kan ikke krystallfeltteorien brukes til å beskrive disse bindingene. Ufullstendig på egen hånd ble denne teorien kombinert med ligandfeltteori for å innlemme en forståelse av bindingen mellom atomer.
På 1930-tallet ble krystallfeltteorien utviklet av fysikerne John Hasbrouck van Vleck og Hans Bleke. Disse forskerne utviklet sin teori ved siden av, selv om de er adskilt fra, ligandfeltteori. Like etter utviklingen av disse to teoriene kombinerte andre forskere prinsippene til de to, som nå begge studeres under moderne ligandfeltteori. Kombinasjonen av disse to teoriene skapte et system med ligninger som bedre var i stand til å beskrive energifeltene og molekylære bindinger i bestemte typer forbindelser.
Overgangsmetallforbindelser kan delvis beskrives ved bruk av krystallfeltteori. Disse forbindelsene består av atomer av et bestemt metall som er omgitt av ikke-metallatomer, kalt ligander i denne sammenheng. Elektronene fra disse forskjellige atomene samvirker på måter som kan beskrives ved bruk av krystallfeltteori. Bindene som oppstår fra disse elektroninteraksjonene er også beskrevet ved bruk av ligandfeltteori.
Uttrykket krystallfelt, i krystallfeltteori, kommer fra det elektriske feltet som genereres av en gruppe ligander. Disse atomene genererer et stabilt energifelt som et overgangsmetall blir fanget i. Disse feltene kan komme i en rekke forskjellige geometriske former. Mange overgangsmetallforbindelser har felt som har form som terninger fordi slike felt er spesielt stabile og kan motstå påvirkningen av atomer som ikke er i systemet, slik at overgangsmetallforbindelsen forblir mer stabil.
En ting som krystallfeltteorien er spesielt god til å beskrive, er fargen på en overgangsmetallforbindelse. Som en relativt stabil struktur beveger elektronene i en spesiell type forbindelse seg mot eller bort fra kjernene deres innenfor et begrenset område. Dette området bestemmer stoffets farge fordi det absorberer visse bølgelengder av lys som tilsvarer avstanden som elektronet beveger seg når det blir begeistret. Bølgelengdene som blir absorbert er ikke synlige i denne forbindelsen. I stedet reflekteres den motsatte fargen, sett på fargehjulet, tilbake, noe som gir stoffet sin synlige farge.