Kas ir kristāla lauka teorija?

Trīsdesmitajos gados kristāla lauka teoriju izstrādāja fiziķi Džons Hasbruks van Vleks un Hanss Bleke. Šie zinātnieki izstrādāja savu teoriju līdzās ligandu lauka teorijai, kaut arī atsevišķi no tās. Drīz pēc šo divu teoriju izstrādes citi zinātnieki apvienoja abu principus, kas tagad tiek pētīti saskaņā ar mūsdienu ligandu lauka teoriju. Šo divu teoriju kombinācija radīja vienādojumu sistēmu, kas spēja labāk aprakstīt enerģijas laukus un molekulārās saites noteikta veida savienojumos.

Pārejas metālu savienojumus var daļēji aprakstīt, izmantojot kristāla lauka teoriju. Šie savienojumi sastāv no noteikta metāla atomiem, kurus ieskauj nemetālu atomi, ko šajā kontekstā sauc par ligandiem. Šo dažādo atomu elektroni mijiedarbojas tādos veidos, ko var aprakstīt, izmantojot kristāla lauka teoriju. Saites, kas rodas no šīm elektronu mijiedarbībām, ir aprakstītas arī, izmantojot ligandu lauka teoriju.

Termins kristāla lauks kristāla lauka teorijā nāk no elektriskā lauka, ko ģenerē ligandu grupa. Šie atomi rada stabilu enerģijas lauku, kurā tiek iesprostoti pārejas metāli. Šiem laukiem var būt dažādas ģeometriskas formas. Daudziem pārejas metālu savienojumiem ir kubu formas lauki, jo šādi lauki ir īpaši stabili un var izturēt sistēmā neietilpstošu atomu ietekmi, tādējādi pārejas metālu savienojums paliek stabilāks.

Viena lieta, ko kristāla lauka teorija īpaši labi apraksta, ir pārejas metāla savienojuma krāsojums. Tā kā elektroni ir relatīvi stabila struktūra, noteikta veida savienojumos pārvietojas uz saviem kodoliem vai prom no tiem ierobežotā diapazonā. Šis diapazons nosaka vielas krāsu, jo tas absorbē noteiktus gaismas viļņu garumus, kas atbilst attālumam, kādā elektrons pārvietojas, kad tas tiek ierosināts. Absorbētie viļņu garumi šajā savienojumā nav redzami. Tā vietā pretējā krāsa, kā redzams krāsu aplī, tiek atspoguļota atpakaļ, piešķirot vielai tās redzamo krāsu.