Qu'est-ce que théorie du champ cristallin ?

La théorie du champ cristallin est une théorie développée en chimie inorganique pour expliquer les propriétés des complexes de coordination. Elle a été proposée par deux chimistes allemands, Hans Bethe et John Hasbrouck van Vleck, dans les années 1930.

Selon cette théorie, lorsque des ligands entourent un ion métallique central dans un complexe, ils créent un champ électrique autour de lui. Ce champ électrique est influencé par les propriétés des ligands, tels que leur taille, leur charge et leur géométrie.

La théorie du champ cristallin divise les complexes de coordination en deux types principaux de champ : le champ cristallin fort et le champ cristallin faible.

Dans le cas d'un champ cristallin fort, les ligands sont proches de l'ion métallique et les orbitales d des électrons de valence du métal entrent en interaction directe avec les ligands. L'énergie des orbitales d est déstabilisée et se sépare en deux sous-niveaux d'orbitales. Ces niveaux sont appelés les orbitales dxy, dxz et dyz qui sont de plus basse énergie, et les orbitales dx2-y2 et dz2 qui sont de plus haute énergie.

Dans le cas d'un champ cristallin faible, les ligands sont éloignés de l'ion métallique et les interactions directes entre les ligands et les orbitales d sont faibles. En conséquence, les orbitales d se regroupent en trois niveaux d'énergie équivalents : t2g (dxy, dxz et dyz) de plus basse énergie et eg (dx2-y2 et dz2) de plus haute énergie.

Cette différence entre le champ cristallin fort et le champ cristallin faible conduit à des propriétés différentes pour les complexes de coordination. Par exemple, dans le cas d'un champ cristallin fort, les complexes de coordinations ont souvent une couleur intense et absorbent la lumière visible. Dans le cas d'un champ cristallin faible, les complexes de coordination ont tendance à être incolores.

La théorie du champ cristallin a permis de mieux comprendre les propriétés des complexes de coordination, telles que leur couleur, leur magnétisme et leur réactivité. Elle a également permis de développer des applications dans des domaines tels que la catalyse homogène, la chimie des matériaux et la chimie biomimétique.

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