نظرية المجال البلوري (CFT)
- نظرية المجال البلوري (Crystal field theory) في الكيمياء، هي عبارة عن نموذج للتفاعل الذي يحدث عند الترابط بين المعادن الانتقالية ويجند.
- تصف نظرية المجال البلوري تأثير التجاذب بين الشحنة الموجبة للكاتيون المعدني والشحنة السالبة على الإلكترونات غير الرابطة ليجند، حيث أنه عندما يقترب يجند من أيون المعدن المركزي، فإن حالة الفلك (degeneracy (of electronic عادة ما تكون مدارات d أو f، عادة تنكسر بسبب المجال الكهربائي الساكن الناتج عن توزيع الشحنة المحيطة.
- تفسر نظرية المجال البلوري CFT وبنجاح بعض الخصائص المغناطيسية والألوان وطاقات الترطيب للمجمعات المعدنية الانتقالية، لكنه لا يحاول وصف الترابط.
- تتنافر الإلكترونات الموجودة في المدارات d للأيون المعدني المركزي وتلك الموجودة في يجند ligand مع بعضها البعض؛ وذلك بسبب أن التنافر يحدث بين الشحنات المتشابهة، لذلك، فإن الإلكترونات d الأقرب إلى الروابط سيكون لها طاقة أعلى من تلك البعيدة، مما يؤدي إلى انقسام المدارات d في الطاقة، يتأثر هذا الانقسام بما يلي:
- طبيعة أيون المعدن المستخدم.
- حالة التأكسد الخاصة بالمعدن، حيث أنه تؤدي حالة التأكسد الأعلى إلى عمليات انقسام أكبر.
- ترتيب الروابط حول أيون المعدن.
- طبيعة الروابط المحيطة بالأيون المعدني.
- تحتوي جميع مدارات d على أربعة أجزاء من الكثافة الإلكترونية، باستثناء المدار dz2، الذي يحتوي على جزئيين متعارضين وحلقة من الكثافة الإلكترونية حول الوسط.
- كما ويمكن أيضًا تقسيم المدارات d إلى مجموعتين أصغر، حيث يشير كل من dx2 – y2 و dz2 مباشرة على طول المحاور x و y و z، أنها تشكل مجموعة eg.
- من ناحية أخرى، فإن أجزاء dxy و dxz و dyz تصطف جميعها في الأرباع، مع عدم وجود كثافة إلكترونية على المحاور، حيث تشكل هذه المدارات الثلاثة مجموعة t2g.
- في معظم الحالات، تتدهور أو تتشوه المدارات d، لكن في بعض الأحيان يمكن أن تنقسم، مع وجود مجموعات فرعية على eg و t2g ذات طاقة مختلفة، حيث قامت نظرية المجال البلوري CFT بعمل حسابات لهذا.
- طاقة استقرار المجال البلوري (CFSE)، هي عبارة عن الاستقرار الناتج عن وضع أيون معدني انتقالي في المجال البلوري الناتج عن مجموعة من يجند (ligands)، تنشأ هذه الطاقة بسبب حقيقة أنه عندما تنقسم المدارات d في حقل يجند، يصبح بعضها أقل في الطاقة من ذي قبل.
- وعلى سبيل المثال، في حالة المجسم ثماني السطوح (octahedron)، تصبح مجموعة t2g أقل في الطاقة، حيث أنه نتيجة لذلك، إذا كان هناك أي إلكترونات تشغل هذه المدارات، فإن أيون المعدن يكون أكثر استقرارًا في مجال الترابط بالمقدار المعروف باسم CFSE.
- وعلى العكس من ذلك، فإن المدارات eg أعلى في الطاقة، لذلك، فإن وضع الإلكترونات فيها يقلل من كمية CFSE.
تقسيم ثماني السطوح Octahedral CFT splitting
ينطبق استقرار المجال البلوري على المجمعات المعدنية الانتقالية لجميع الأشكال الهندسية، حيث أن السبب في أن العديد من مجمعات d8 تمتلك شكل مستوي ومربع (square-planar)؛ هي كمية كبيرة جدًا من استقرار المجال البلوري الذي تنتجه هذه الهندسة مع هذا العدد من الإلكترونات.
