Teoría del Campo Cristalino - Complejos Octaédricos

La teoría del campo cristalino describe la estructura electrónica de los complejos de metales de transición basada en interacciones electrostáticas entre iones de metales de transición y moléculas de ligando. Se ha utilizado para explicar ciertas propiedades de los complejos de metales de transición como el magnetismo y el color. Las interacciones electrostáticas entre las moléculas de ligando y el ion metálico en un complejo de metal de transición se modelan aproximando los ligandos como cargas puntuales negativas y calculando el campo electrostático neto, o campo cristalino, debido a estas cargas.

La estructura electrónica del complejo de metal de transición se puede describir examinando el efecto del campo cristalino sobre las energías de los orbitales de valencia del ion del metal de transición. Por ejemplo, al modelar el complejo octaédrico hexaamminecobalto cada ligando amina se reemplaza por una carga puntual negativa, lo que da como resultado un campo cristalino octaédrico. Bajo la influencia de este campo, las energías de los cinco orbitales d del ion cobalto o Co ya no son las mismas.

Aquí, los orbitales dx² y² y dz² tienen mayor energía que los orbitales dxy, dyz y dxz. Esto se atribuye a la orientación de los orbitales d. Los lóbulos de los orbitales dx² y² y dz² apuntan directamente hacia los ligandos, por lo tanto, los electrones en estos orbitales experimentan una repulsión más fuerte de las cargas del ligando.

Los orbitales de mayor energía tienen una simetría e_g, y se conocen como el conjunto de orbitales e_g, mientras que los orbitales de menor energía tienen una simetría t_2g y constituyen el conjunto de orbitales t_2g. La diferencia de energía entre los dos conjuntos se conoce como energía de división del campo cristalino, representada por el símbolo Δoct. La magnitud de Δoct depende de la interacción electrostática neta entre el ion metálico y las moléculas de ligando.

Algunos ligandos, como el carbonilo, crean un campo cristalino fuerte, lo que da como resultado un gran valor de Δoct. Estos ligandos se denominan ligandos de campo fuerte. Por el contrario, los ligandos como el yoduro exhiben valores pequeños de Δoct y se conocen como ligandos de campo débil.

La capacidad de los ligandos para provocar valores crecientes de Δoct se enumera en la serie espectroquímica. El aumento de la carga en el ion metálico también aumenta la interacción electrostática neta dentro del complejo, lo que da como resultado un valor más alto de Δoct.