A teoria do campo cristalino foi proposta por Bethe e van Vleck. Essa teoria supõe que a atração entre o metal central de um complexo e seus ligantes é apenas eletrostática. O metal de transição, ou seja, o átomo central do complexo , é um íon positivo com carga igual ao seu estado de oxidação. Este íon é rodeado por elementos denominados ligantes, que possuem cargas negativas ou moléculas neutras que contém pares de elétrons livres.
Se o ligante for molécula neutra, como o caso do NH3, a área negativa do dipolo elétrico da molécula irá se aproximar do átomo central. O NH3 tem momento dipolar com carga negativa no nitrogênio e carga parcialmente positiva nos hidrogênios. Os elétrons do átomo central estão sob a ação de repulsão causada pelos elétrons dos ligantes.
Suposições da teoria do campo cristalino:
- os ligantes são vistos como cargas pontuais
- Não há interação entre os orbitais dos ligantes e do metal
- todos os orbitais d do metal tem a mesma energia, mas quando há a formação do complexo, os ligantes removem o caráter degenerado desses orbitais.
As propriedades magnéticas e as cores dos complexos de metais de transição estão relacionadas à presença de elétrons d nos orbitais do metal, e a teoria do campo cristalino postula que a única interação entre o íon metálico e os ligantes circundantes deve-se as forças eletrostáticas entre a carga positiva do metal e as cargas negativas dos ligantes, e que a atração do metal para atrair um ligante é uma interação ácido-base de Lewis, pois a base que é o ligante doa um par de elétrons para o orbital vazio apropriado do metal (BROWN, 2005).
A ordem de grandeza da diferença de energia, ∆, e consequentemente da cor do complexo depende tanto do metal como dos ligantes que estão ao seu redor. Estes ligantes são arranjados em ordem de habilidades para aumentar a diferença de energia, o ∆, ou seja, os ligantes são arranjados na série espectro química que é a seguinte: Ligantes de campo fraco: I- < Br- < S2- < Cl- < NO3- < F- < OH- < EtOH < oxalato < H2O < EDTA < (NH3 e piridina) < etilenodiamina < bipiridina < o-fenantrolina < NO2- < CN- < CO Ligantes de campo forte, em que quanto mais forte for o ligante, maior será a coloração visualizada, e se o ligante for de campo fraco, este possuirá uma coloração mais fraca (BROWN, 2005; LEE, 1999).
Os espectros eletrônicos de íons e complexos de metais de transição são observados nas regiões do visível e do ultravioleta, estes espectros de absorção informam sobre o comprimento de onda da luz absorvida, ou seja, o desdobramento do campo cristalino ∆o. Estas transições eletrônicas são de alta energia, tal forma, que as outras transições envolvendo energias menores, como transições vibracionais e rotacionais ocorrem simultaneamente (LEE, 1999).
REFERÊNCIAS: BROWN, T.L., et. al. Química a ciência central. 9ª Ed. São Paulo. Pearson, 2007. 972p. LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. 5ª ed. São Paulo: Edgar Blucher, 1999. 544p.