Die Kristallfeldtheorie beschreibt die elektrische Aktivität zwischen den Atomen einer Übergangsmetallverbindung. Mit einem Fokus auf die elektrische Aktivität zwischen Atomen in diesen Verbindungen dient diese Theorie dazu, die energetischen Eigenschaften einer Übergangsmetallverbindung, einschließlich ihrer Farbe, Struktur und ihres Magnetfelds, zu erklären. Obwohl die Atome innerhalb dieser Verbindungen aneinander gebunden sind, kann die Kristallfeldtheorie nicht verwendet werden, um diese Bindungen zu beschreiben. Diese für sich allein genommen unvollständige Theorie wurde mit der Ligandenfeldtheorie kombiniert, um ein Verständnis der Bindung zwischen Atomen zu ermöglichen.
In den 1930er Jahren wurde die Kristallfeldtheorie von den Physikern John Hasbrouck van Vleck und Hans Bleke entwickelt. Diese Wissenschaftler entwickelten ihre Theorie parallel, wenn auch getrennt von der Ligandenfeldtheorie. Bald nach der Entwicklung dieser beiden Theorien kombinierten andere Wissenschaftler die Prinzipien der beiden, die jetzt beide im Rahmen der modernen Ligandenfeldtheorie untersucht werden. Die Kombination dieser beiden Theorien schuf ein Gleichungssystem, das die Energiefelder und molekularen Bindungen innerhalb bestimmter Arten von Verbindungen besser beschreiben konnte.
Übergangsmetallverbindungen können teilweise mit der Kristallfeldtheorie beschrieben werden. Diese Verbindungen bestehen aus Atomen eines bestimmten Metalls, die von Nichtmetallatomen umgeben sind, in diesem Zusammenhang als Liganden bezeichnet. Die Elektronen dieser verschiedenen Atome interagieren auf eine Weise, die mit der Kristallfeldtheorie beschrieben werden kann. Die aus diesen Elektronenwechselwirkungen hervorgehenden Bindungen werden auch mit der Ligandenfeldtheorie beschrieben.
Der Begriff Kristallfeld kommt in der Kristallfeldtheorie von dem elektrischen Feld, das von einer Gruppe von Liganden erzeugt wird. Diese Atome erzeugen ein stabiles Energiefeld, in dem ein Übergangsmetall gefangen wird. Diese Felder können eine Vielzahl unterschiedlicher geometrischer Formen aufweisen. Viele Übergangsmetallverbindungen haben Felder, die würfelförmig sind, weil solche Felder besonders stabil sind und dem Einfluss von Atomen widerstehen können, die sich nicht im System befinden, so dass die Übergangsmetallverbindung stabiler bleibt.
Eine Sache, die die Kristallfeldtheorie besonders gut beschreiben kann, ist die Färbung einer Übergangsmetallverbindung. Als relativ stabile Struktur bewegen sich die Elektronen in einem bestimmten Verbindungstyp in einem begrenzten Bereich auf ihre Kerne zu oder von ihnen weg. Dieser Bereich bestimmt die Farbe der Substanz, da sie bestimmte Lichtwellenlängen absorbiert, die der Strecke entsprechen, die das Elektron bei Anregung zurücklegt. Die absorbierten Wellenlängen sind in dieser Verbindung nicht sichtbar. Stattdessen wird die entgegengesetzte Farbe, wie sie auf dem Farbkreis zu sehen ist, zurückreflektiert, wodurch der Stoff seine sichtbare Farbe erhält.