O que é a teoria dos campos de cristal?
A teoria do campo cristalino descreve a atividade elétrica entre os átomos de um composto metálico de transição. Com foco na atividade elétrica entre átomos nesses compostos, essa teoria serve para explicar as propriedades energéticas de um composto metálico de transição, incluindo sua cor, estrutura e campo magnético. Embora os átomos contidos nesses compostos estejam ligados entre si, a teoria do campo cristalino não pode ser usada para descrever essas ligações. Incompleta por si só, essa teoria foi combinada com a teoria do campo de ligantes, a fim de incorporar uma compreensão da ligação entre os átomos.
Na década de 1930, a teoria do campo de cristal foi desenvolvida pelos físicos John Hasbrouck van Vleck e Hans Bleke. Esses cientistas desenvolveram sua teoria ao lado, embora separada da teoria do campo de ligantes. Logo após o desenvolvimento dessas duas teorias, outros cientistas combinaram os princípios das duas, que agora são estudadas sob a moderna teoria dos campos de ligantes. A combinação dessas duas teorias criou um sistema de equações que melhor descreve os campos de energia e as ligações moleculares dentro de certos tipos de compostos.
Os compostos de metais de transição podem ser parcialmente descritos usando a teoria dos campos cristalinos. Esses compostos são constituídos por átomos de um metal específico, que são cercados por átomos não metálicos, chamados ligantes neste contexto. Os elétrons desses átomos diferentes interagem de maneiras que podem ser descritas usando a teoria dos campos cristalinos. As ligações que surgem dessas interações elétricas também são descritas usando a teoria do campo de ligantes.
O termo campo de cristal, na teoria do campo de cristal, vem do campo elétrico gerado por um grupo de ligantes. Esses átomos geram um campo estável de energia no qual um metal de transição fica preso. Esses campos podem ter várias formas geométricas diferentes. Muitos compostos de metais de transição possuem campos que têm a forma de cubos porque esses campos são particularmente estáveis e podem resistir à influência de átomos que não estão no sistema, de modo que o composto de metal de transição permanece mais estável.
Uma coisa que a teoria do campo de cristal é particularmente boa em descrever é a coloração de um composto metálico de transição. Como uma estrutura relativamente estável, os elétrons em um tipo específico de composto se movem em direção ou afastam-se de seus núcleos dentro de um intervalo limitado. Esse intervalo determina a cor da substância porque ela absorve certos comprimentos de onda da luz que correspondem à distância que o elétron se move quando excitado. Os comprimentos de onda absorvidos não são visíveis neste composto. Em vez disso, a cor oposta, como vista na roda de cores, é refletida de volta, dando à substância sua cor visível.