La théorie du champ de ligands ou modèle du champ de ligands décrit la liaison chimique, l'arrangement des orbitales et certaines autres caractéristiques de complexes de coordination impliquant un ion d'un métal de transition. Ce concept a été introduit en 1957 par Griffith et Orgel comme une description des complexes de métaux de transition plus exacte que celle proposée par la théorie du champ cristallin. Il applique cette dernière aux ions de métaux de transition en solution et fait appel à la théorie de l'orbitale moléculaire pour expliquer les différences d'interactions métal-ligand, et notamment la levée de dégénérescence des orbitales atomiques d dans de tels complexes. L'article de Griffith et Orgel explique les différences de couleurs des complexes de métaux de transition par l'occupation différente des orbitales de la sous-couche d incomplète : dans la mesure où les orbitales inoccupées participent aux liaisons avec les ligands, ces liaisons ont une influence sur les longueurs d'onde absorbées en solution.
L'ion d'un métal de transition contient neuf orbitales atomiques de valence : une orbitale (n+1)s, trois orbitales (n+1)p et cinq orbitales nd, où n est le nombre quantique principal ; chacune de ces orbitales pouvant contenir deux électrons, la règle des 18 électrons s'applique aux métaux de transition. Des ligands sont susceptibles de se lier à un ion métallique à l'aide de ces orbitales. La théorie du champ de ligand explique que ces orbitales sont affectées différemment lorsqu'elles baignent dans le champ des ligands environnants. Leur énergie est augmentée ou réduite selon les cas en fonction de la force de leur interaction avec ces ligands.
L'expression de la théorie du champ de ligand dépend fortement de la géométrie du complexe, mais on a coutume de l'introduire par la description des complexes octaédriques, dans lesquels six ligands se coordonnent à un ion métallique.
redresse=1.75|vignette| Représentation des orbitales moléculaires dans un complexe octaédrique faisant apparaître les niveaux de symétrie t et e séparés par l'écart d'énergie Δ.
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Learn about how the quality of water is a direct result of complex bio-geo-chemical interactions, and about how to use these processes to mitigate water quality issues.
La 'théorie du champ cristallin' (crystal field theory en anglais) est une théorie qui décrit la structure électronique des complexes de métaux de transition. Ces composés sont pour la plupart des complexes de coordination ou des complexes organométalliques. Ce modèle permet d'expliquer leurs propriétés magnétiques, de spin, d'enthalpies d'hydratation ainsi que leurs couleurs. Cependant elle n'explique pas leur mode de liaison. Elle a été développée par les physiciens Hans Bethe et John Hasbrouck van Vleck dans les années 1930.
vignette|En haut : orbitales hautes occupées () et basses vacantes () du monoxyde de carbone CO.Au centre : exemple d'orbitale σ liante dans laquelle le CO cède des électrons de son orbitale au métal.En bas : exemple dans lequel le métal cède des électrons via une orbitale d à l'orbitale du CO. En chimie de coordination, une rétrocoordination π (π backbonding ou π back-donation en anglais) est un type de liaison chimique caractérisé par la cession d'électrons d'une orbitale atomique d'un métal vers une orbitale antiliante π* sur un ligand π-accepteur.
En chimie de coordination, une série spectrochimique est une suite de ligands ordonnée par force de ligand croissante au sens de la théorie du champ de ligands. Il est également possible d'ordonner qualitativement une suite de cations métalliques par valeur croissante de l'écart d'énergie Δ entre orbitales d à la suite de la levée de dégénérescence induite par les ligands ; cet ordre s'avère en pratique être largement indépendant de la nature des ligands.
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