¿Qué es la teoría del campo de cristal?

La teoría del campo de cristal describe la actividad eléctrica entre los átomos de un compuesto de metal de transición. Con un enfoque en la actividad eléctrica entre los átomos en estos compuestos, esta teoría sirve para explicar las propiedades energéticas de un compuesto de metal de transición, incluido su color, estructura y campo magnético. Aunque los átomos dentro de estos compuestos están unidos entre sí, la teoría del campo cristalino no puede usarse para describir estos enlaces. Incompleta por sí sola, esta teoría se combinó con la teoría del campo de ligando para incorporar una comprensión de la unión entre los átomos.

En la década de 1930, la teoría del campo de cristal fue desarrollada por los físicos John Hasbrouck van Vleck y Hans Bleke. Estos científicos desarrollaron su teoría junto con, aunque separada de, la teoría del campo de ligando. Poco después del desarrollo de estas dos teorías, otros científicos combinaron los principios de las dos, que ahora se estudian bajo la teoría moderna del campo de ligandos. La combinación de estas dos teorías creó un sistema de ecuaciones que pudo describir mejor los campos de energía y los enlaces moleculares dentro de ciertos tipos de compuestos.

Los compuestos de metales de transición pueden describirse parcialmente usando la teoría del campo cristalino. Estos compuestos están formados por átomos de un metal particular que están rodeados por átomos no metálicos, llamados ligandos en este contexto. Los electrones de estos átomos diferentes interactúan de maneras que pueden describirse usando la teoría del campo cristalino. Los enlaces que surgen de estas interacciones electrónicas también se describen utilizando la teoría del campo de ligando.

El término campo cristalino, en la teoría del campo cristalino, proviene del campo eléctrico generado por un grupo de ligandos. Estos átomos generan un campo estable de energía dentro del cual queda atrapado un metal de transición. Estos campos pueden venir en una variedad de formas geométricas diferentes. Muchos compuestos de metales de transición tienen campos en forma de cubos porque dichos campos son particularmente estables y pueden resistir la influencia de átomos que no están en el sistema, de modo que el compuesto de metales de transición permanece más estable.

Una cosa que la teoría del campo de cristal es particularmente buena para describir es la coloración de un compuesto de metal de transición. Como una estructura relativamente estable, los electrones en un tipo particular de compuesto se mueven hacia o desde sus núcleos dentro de un rango limitado. Este rango determina el color de la sustancia porque absorbe ciertas longitudes de onda de luz que corresponden a la distancia que se mueve el electrón cuando se excita. Las longitudes de onda que se absorben no son visibles en este compuesto. En cambio, el color opuesto, como se ve en la rueda de colores, se refleja hacia atrás, dando a la sustancia su color visible.