La teoria del campo cristallino descrive l’attività elettrica tra gli atomi di un composto metallico di transizione. Con un focus sull’attività elettrica tra gli atomi in questi composti, questa teoria serve a spiegare le proprietà energetiche di un composto di metallo di transizione, compreso il suo colore, struttura e campo magnetico. Sebbene gli atomi all’interno di questi composti siano legati l’uno all’altro, la teoria del campo cristallino non può essere utilizzata per descrivere questi legami. Incompleta di per sé, questa teoria è stata combinata con la teoria del campo dei ligandi per comprendere la comprensione del legame tra gli atomi.
Negli anni ‘1930, la teoria del campo cristallino fu sviluppata dai fisici John Hasbrouck van Vleck e Hans Bleke. Questi scienziati hanno sviluppato la loro teoria insieme, sebbene separata, dalla teoria del campo dei ligandi. Subito dopo lo sviluppo di queste due teorie, altri scienziati hanno combinato i principi delle due, che ora sono entrambi studiati con la moderna teoria del campo dei ligandi. La combinazione di queste due teorie ha creato un sistema di equazioni che è stato in grado di descrivere meglio i campi energetici e i legami molecolari all’interno di alcuni tipi di composti.
I composti dei metalli di transizione possono essere parzialmente descritti utilizzando la teoria del campo cristallino. Questi composti sono costituiti da atomi di un particolare metallo che sono circondati da atomi non metallici, chiamati in questo contesto ligandi. Gli elettroni di questi diversi atomi interagiscono in modi che possono essere descritti usando la teoria del campo cristallino. I legami che derivano da queste interazioni di elettroni sono descritti anche utilizzando la teoria del campo del ligando.
Il termine campo cristallino, nella teoria dei campi cristallini, deriva dal campo elettrico generato da un gruppo di ligandi. Questi atomi generano un campo stabile di energia all’interno del quale un metallo di transizione viene intrappolato. Questi campi possono avere una varietà di forme geometriche diverse. Molti composti di metalli di transizione hanno campi a forma di cubo perché tali campi sono particolarmente stabili e possono resistere all’influenza di atomi che non sono nel sistema in modo che il composto di metalli di transizione rimanga più stabile.
Una cosa che la teoria del campo cristallino è particolarmente brava a descrivere è la colorazione di un composto di metallo di transizione. Essendo una struttura relativamente stabile, gli elettroni in un particolare tipo di composto si avvicinano o si allontanano dai loro nuclei entro un intervallo limitato. Questo intervallo determina il colore della sostanza perché assorbe determinate lunghezze d’onda della luce che corrispondono alla distanza percorsa dall’elettrone quando è eccitato. Le lunghezze d’onda assorbite non sono visibili in questo composto. Invece, il colore opposto, come si vede sulla ruota dei colori, viene riflesso indietro, dando alla sostanza il suo colore visibile.