CFT successfully accounts for some magnetic properties, colors, hydration enthalpies, and spinel structures of transition metal complexes, but it does not attempt to describe bonding.
CFT berhasil menjelaskan beberapa sifat-sifat magnetik, warna, entalpi hidrasi, dan struktur spinel senyawa kompleks dari logam transisi, tetapi ia tidak ditujukan untuk menjelaskan ikatan kimia.
CFT was developed by physicists Hans Bethe and John Hasbrouck van Vleck in the 1930s.
CFT dikembangkan oleh fisikawan yang bernama Hans Bethe dan John Hasbrouck van Vleck pada tahun 1930-an.
CFT was subsequently combined with molecular orbital theory to form the more realistic and complex ligand field theory (LFT), which delivers insight into the process of chemical bonding in transition metal complexes.
CFT pada akhirnya digabungkan dengan teori orbital molekul, membentuk teori medan ligan yang lebih akurat dan menjelaskan proses ikatan kimia pada senyawa kompleks logam transisi.
According to crystal field theory, the interaction between a transition metal and ligands arises from the attraction between the positively charged metal cation and the negative charge on the non-bonding electrons of the ligand.
Menurut CFT, interaksi antara logam transisi dan ligan diakibatkan oleh tarikan antara kation logam yang bermuatan positif dan elektron bukan-ikatan ligan yang bermuatan negatif.
The theory is developed by considering energy changes of the five degenerate d-orbitals upon being surrounded by an array of point charges consisting of the ligands.
Teori ini dikembangkan menurut perubahan energi dari lima degenerat orbital-d ketika dikelilingi oleh ligan-ligan.
As a ligand approaches the metal ion, the electrons from the ligand will be closer to some of the d-orbitals and farther away from others, causing a loss of degeneracy.
Ketika ligan mendekati ion logam, elektron dari ligan akan berdekatan dengan beberapa orbital-d logam dan menjauhi yang lainnya, menyebabkan hilangnya kedegeneratan (degeneracy).
Thus the d-electrons closer to the ligands will have a higher energy than those further away which results in the d-orbitals splitting in energy.
Oleh karena itu, elektron-d yang berdekatan dengan ligan akan memiliki energi yang lebih besar dari yang berjauhan dengan ligan, menyebabkan pemisahan energi orbital-d. Pemisahan ini dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: sifat-sifat ion logam.
the metal's oxidation state.
keadaaan oksidasi logam.
the arrangement of the ligands around the metal ion.
sifat-sifat ligan yang mengelilingi ion logam.
Tetrahedral complexes are the second most common type; here four ligands form a tetrahedron around the metal ion.
Kompleks tetrahedron juga merupakan struktur yang umum; dalam struktur ini, empat ligan membentuk tetrahedron disekitar ion logam.
In a tetrahedral crystal field splitting, the d-orbitals again split into two groups, with an energy difference of Δtet.
Dalam pemisahan medan kristal tetrahedron, orbital-d kembail berpisah menjadi dua kelompok dengan perbedaan energi Δtet.
The lower energy orbitals will be dz2 and dx2-y2, and the higher energy orbitals will be dxy, dxz and dyz - opposite to the octahedral case.
Orbital dz2 dan dx2-y2 akan memiliki energi orbital yang lebih rendah, dan dxy, dxz dan dyz akan memiliki energi orbital yang lebih tinggi.
Furthermore, since the ligand electrons in tetrahedral symmetry are not oriented directly towards the d-orbitals, the energy splitting will be lower than in the octahedral case.
Selain itu, dikarenakan elektron ligan pada simetri tetrahedal tidaklah berorientasi pada orbital-orbital-d, pemisahan energi akan lebih kecil daripada pemisahan energi oktaherdal.
Some ligands always produce a small value of Δ, while others always give a large splitting.
Beberapa ligan selalu menghasilkan nilai Δ yang kecil, sedangkan beberapa lainnya akan selalu menghasilkan nilai yang lebih besar.
The reasons behind this can be explained by ligand field theory.
Alasan di balik perbedaan ini dapat dijelaskan dengan teori ligan medan.
The smaller distance between the ligand and the metal ion results in a larger Δ, because the ligand and metal electrons are closer together and therefore repel more.
Jarak antar ligan dan ion logam yang lebih kecil akan menyebabkan nilai Δ yang lebih besar karena elektron logam dan ligan lebih berdekatan, sehingga gaya tolak menolak menjadi lebih besar.
Ligands which cause a large splitting Δ of the d-orbitals are referred to as strong-field ligands, such as CN− and CO from the spectrochemical series.
Ligan-ligan yang menyebabkan Δ pemisahan orbital-d yang lebih besar disebut sebagai ligan-ligan medan kuat, seperti CN− dan CO.
In complexes with these ligands, it is unfavourable to put electrons into the high energy orbitals.
Senyawa kompleks yang memiliki ligan medan kuat tidak akan menempatkan elektron-elektronnya ke orbital yang berenergi tinggi.
For example, NO2− is a strong-field ligand and produces a large Δ.
Sebagai contoh, NO2− yang merupakan ligan medan kuat, menghasilkan Δ yang besar.
The octahedral ion [Fe(NO2)6]3−, which has 5 d-electrons, would have the octahedral splitting diagram shown at right with all five electrons in the t2g level.
Ion oktahedron [Fe(NO2)6]3− yang memiliki 5 electron-d akan memiliki diagram pemisahan oktahedron yang kelima elektronnya berada di aras t2g. Sebaliknya, ligan-ligan (seperti I− dan Br−)
In this case, it is easier to put electrons into the higher energy set of orbitals than it is to put two into the same low-energy orbital, because two electrons in the same orbital repel each other.
Dalam kasus ini, adalah lebih mudah menempatkan elektron di aras energi orbital yang lebih tinggi daripada menempatkan dua elektron pada orbital yang sama.
For example, Br− is a weak-field ligand and produces a small Δoct.
Sebagai contoh, Br− adalah ligan medan lemah dan menghasilkan Δoct yang lebih kecil.
So, the ion [FeBr6]3−, again with five d-electrons, would have an octahedral splitting diagram where all five orbitals are singly occupied.
Makan, ion [FeBr6]3−, yang juga memiliki 5 elektron-d, akan memiliki diagaram pemisahan elektron yang kelima orbitalnya dipenuhi secara tunggal.
In order for low spin splitting to occur, the energy cost of placing an electron into an already singly occupied orbital must be less than the cost of placing the additional electron into an eg orbital at an energy cost of Δ. As noted above, eg refers to the dz2 and dx2-y2 which are higher in energy than the t2g in octahedral complexes.
Agar pemisahan spin rendah terjadi, energi yang dibutuhkan untuk menempatkan elektron ke orbital yang sudah berlektron tunggal harus lebih kecil dari energi yang dibutuhkan untuk menempatkan elektron tambahan ke orbital eg sebesar Δ. Jika energi yang diperlukan untuk memasangkan dua elektron lebih besar dari menempatkan satu elektron di orbital eg, pemisahan spin tinggi akan terjadi.
The crystal field splitting energy for tetrahedral metal complexes (four ligands) is referred to as Δtet, and is roughly equal to 4/9Δoct (for the same metal and same ligands).
Energi pemisahan medan kristal untuk kompleks logam tetrahedron (empat ligan), Δtet, kira-kira sama dengan 4/9Δoct.
Therefore, the energy required to pair two electrons is typically higher than the energy required for placing electrons in the higher energy orbitals.
Oleh karena itu, energi yang diperlukan untuk memasangkan dua elektron biasanya lebih besar dari energi yang diperlukan untuk menempatkan elektron di orbital yang berenergi lebih tinggi.
Thus, tetrahedral complexes are usually high-spin.
Sehingga, kompleks tetrahedron biasanya merupakan spin-tinggi.
The crystal field stabilization energy (CFSE) is the stability that results from placing a transition metal ion in the crystal field generated by a set of ligands.
Energi stabilisasi medan kristal (Bahasa Inggris: crystal field stabilization energy), disingkat CFSE, adalah stabilitas yang dihasilkan dari penempatan ion logam pada medan kristal yang dibentuk oleh sekelompok ligan-ligan.
As a result of this, if there are any electrons occupying these orbitals, the metal ion is more stable in the ligand field relative to the barycenter by an amount known as the CFSE.
Sehingga, jika terdapat sembarang elektron yang menempati orbital-orbital ini, ion logam akan menjadi lebih stabil pada medan ligan relatif terhadap sentroid dengan nilai yang dikenal sebagai CFSE.
Conversely, the eg orbitals (in the octahedral case) are higher in energy than in the barycenter, so putting electrons in these reduces the amount of CFSE.
Sebaliknya, orbital-orbital eg (pada kasus oktaheral) memiliki energi yang lebih tinggi daripada sentroid, sehingga menempatkan elektron pada orbital tersebut menurunkan CFSE.
If the splitting of the d-orbitals in an octahedral field is Δoct, the three t2g orbitals are stabilized relative to the barycenter by 2/5 Δoct, and the eg orbitals are destabilized by 3/5 Δoct.
Jika pemisahan orbital-d pada medan oktahedron adalan Δoct, tiga orbital t2g distabilkan relatif terhadap sentroid sebesar 2/5 Δoct, dan orbital-orbital eg didestabilkan sebesar 3/5 Δoct.
Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (4th ed.).
Silberberg, Martin S.Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change, Fourth Edition.
New York: McGraw Hill Company.
New York: McGraw Hill Company, 2006.
Houghton Mifflin Company.
Boston: Houghton Mifflin Company, 2005.