Campo cristalino

Teoría del campo cristalino
La Teoría de Campo Cristalino (TCC) es un modelo teórico que describe la estructura electrónica de aquellos compuestos de los metales de transición que pueden ser considerados compuestos de coordinación. La teoría de campo cristalino explica exitosamente algunas de las propiedades magnéticas, colores, entalpías de hidratación , y estructuras de espinela (octaédrica)de los complejos de los metales de transición, pero no acierta a describir las causas del enlace. La TCC fue desarrollada por los físicos Hans Bethe y John Hasbrouck van Vleck[1] en los años 1930. La TCC fue posteriormente combinada con la Teoría de Orbitales Moleculares para producir la Teoría del Campo de Ligandos que aunque resulta un poco mas compleja resulta también mas ajustada a la realidad,ya que se adentra además en la explicación del proceso de formación del enlace químico en los complejos metálicos.
Un vistazo al análisis por TCC [
De acuerdo a la TCC, la interacción entre un metal de transición y un grupo de ligandos deriva de la atracción entre el catión metálico positivamente cargado y la carga negativa de los pares de electrones no enlazantes de los ligandos. La teoría fuedesarrollada bajo la suposición de que estos electrones no enlazantes de los ligandos producían repulsiones sobre los electrones de los orbitales d del catión central que terminaban por deformar los cinco orbitales d degenerados (esto significa de iguales energías) del catión, alterando sus energías.
Un orbital deformado posee mayor energía que un orbital nativo. Si se considera un camporepulsivo perfectamente esférico los cinco orbitales d deberían deformarse en la misma proporción y por lo tanto continuarían siendo degenerados, pero la TCC parte de la suposición de que los ligandos son cargas repulsivas puntuales, ubicadas en posiciones específicas del espacio, por lo tanto las repulsiones sobre los electrones de los orbitales d resultan asimétricas, lo que produce asimetrías en lamanera en que deforman los orbitales causando que los cinco orbitales d de iguales energías (degenerados) se separen en varios grupos de diferente energía.
Esta separación se encuentra afectada por los siguientes factores:
• La naturaleza del ión metálico.
• EL estado de oxidación del metal.
• El arreglo geométrico de los ligandos en torno al ión metálico.
• La naturaleza de losligandos que rodean al ión metálico -a mayor efecto del ligando, mayor diferencia entre los grupos de baja y alta energía de orbitales d.
El tipo de complejo mas común entre los metales de transición es el octaédrico; en este tipo de complejos seis ligandos se ubican en los vértices de un octaedro en torno al ión metálico.
Si suponemos que estos seis ligandos puntuales se ubican sobre los seisejes de un sistema cartesiano tridimensional con el ión metálico en el origen de coordenadas y observamos la figura con la forma de los orbitales d, estamos en condiciones de comenzar a analizar la teoría del campo cristalino:
En esta disposición octaédrica los orbitales que resultan mas gravemente deformados son los que poseen componentes mayoritarias sobre los ejes x, y, z. Observando elgráfico de orbitales d se puede notar que estos orbitales son el dz2 y el dx2-y2, mientras que los orbitales dxy, dxz y dyz reciben una interferencia mucho menor, esto causa que los orbitales d originalmente degenerados se separen en dos grupos con una diferencia de energía que se suele llamar Δoct. Aquí los dz2 y dx2-y2 forman el grupo de mayor energía eg y los dxy, dxz y dyz forman el grupo de menorenergía t2g
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Diagrama de separación de enregías en un campo octaédrico

Los compuestos tetraédricos son los segundos más comunes; en estos se considera que cuatro ligandos se acercan al ión metálico central desde los vértices de un tetraedro. Bajo un campo repulsivo tetraédrico los orbitales d se separan nuevamente en dos grupos con una diferencia de energía que se suele llamar...