Qual è la teoria dei campi di cristallo?

La teoria dei campi di cristallo descrive l'attività elettrica tra gli atomi di un composto di metallo di transizione.Con un focus sull'attività elettrica tra gli atomi in questi composti, questa teoria serve a spiegare le proprietà energetiche di un composto di metallo di transizione, tra cui il colore, la struttura e il campo magnetico.Sebbene gli atomi all'interno di questi composti siano legati tra loro, la teoria dei campi di cristallo non può essere usata per descrivere questi legami.Incompleto da solo, questa teoria è stata combinata con la teoria dei campi di ligando al fine di incorporare una comprensione del legame tra atomi.

Negli anni '30, la teoria dei campi di cristallo è stata sviluppata dai fisici John Hasbrouck Van Vleck e Hans Bloke.Questi scienziati hanno sviluppato la loro teoria insieme, sebbene separati dalla teoria dei campi dei ligandi.Poco dopo lo sviluppo di queste due teorie, altri scienziati hanno combinato i principi dei due, che ora sono entrambi studiati sotto la moderna teoria dei campi dei ligandi.La combinazione di queste due teorie ha creato un sistema di equazioni che è stato meglio in grado di descrivere i campi di energia e i legami molecolari all'interno di alcuni tipi di composti. I composti metallici di transizione possono essere parzialmente descritti usando la teoria dei campi di cristallo.Questi composti sono costituiti da atomi di un particolare metallo che sono circondati da atomi non metal, chiamati ligandi in questo contesto.Gli elettroni di questi diversi atomi interagiscono in modi che possono essere descritti usando la teoria dei campi di cristallo.I legami che derivano da queste interazioni di elettroni sono anche descritti usando la teoria dei campi di ligando.

Il termine campo cristallino, nella teoria dei campi di cristallo, deriva dal campo elettrico generato da un gruppo di ligandi.Questi atomi generano un campo di energia stabile in cui un metallo di transizione viene intrappolato all'interno.Questi campi possono presentarsi in una varietà di diverse forme geometriche.Molti composti metallici di transizione hanno campi a forma di cubi perché tali campi sono particolarmente stabili e possono resistere all'influenza di atomi che non si trovano nel sistema in modo che il composto metallico di transizione rimanga più stabile.

Una cosa che la teoria dei campi di cristalloè particolarmente bravo a descrivere è la colorazione di un composto di metallo di transizione.Come struttura relativamente stabile, gli elettroni in un particolare tipo di composto si muovono verso o lontano dai loro nuclei all'interno di un intervallo limitato.Questo intervallo determina il colore della sostanza perché assorbe alcune lunghezze d'onda della luce che corrispondono alla distanza che l'elettrone si muove quando eccitato.Le lunghezze d'onda che vengono assorbite non sono visibili in questo composto.Invece, il colore opposto, come si vede sulla ruota del colore, viene riflesso, dando alla sostanza il suo colore visibile.