Teoria del Cpo Cristalino (Parte I)

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Teoría del Campo 
Cristalino
(Parte I)
El enlace en los Compuestos de 
Coordinación e Iones Complejos
Teoría del Campo 
Cristalino
La TCC es un modelo teórico que describe
exitosamente algunas propiedades magnéticas,
coloraciones, entalpías de hidratación y estructuras
de los complejos de los metales de transición pero
no es tan certera en la descripción de las causas
del enlace formado.
La TCC fue desarrollada por los físicos Hans Bethe
y John Hasbrouck van vleck en la década de
1930. Posteriormente se combinó con la TOM
para generar la TCL.
Teoría del Campo Cristalino
Esta Teoría supone que el enlace entre el 
catión metálico (M+n) y los pares de e- de cada 
ligando (L) es electrostático (atracciones de 
cargas opuestas). La TCC no explica 
satisfactoriamente la naturaleza de estos 
enlaces pero aclara que además de las 
atracciones electrostáticas citadas ocurren 
“repulsiones” entre los e- “d” del catión 
metálico y los pares de e- de los L.
La TCC supuso que: “los electrones no enlazantes 
de los L producían repulsiones sobre los 
electrones de los orbitales d del catión metálico 
para finalmente terminar deformando los 5 
orbitales d “degenerados” (igual E) del catión pues 
alteraban sus energías normales”
Un orbital deformado tiene mayor E que un orbital 
nativo. La TCC supone además que los L son cargas 
repulsivas y puntuales que se ubican en 
posiciones específicas del espacio que rodea al 
catión metálico
Por ese motivo, las repulsiones sobre los
orbitales d son asimétricas y deforman a los
orbitales separándolos en dos grupos de
diferente E:
1- el de mayor E formado por los orb. dz2 y
dx2-y2 u orb. dὙ (también llamado eg) y
2- el de menor E formado por los orb. dxy ,
dxz y dyz u orb. dξ (también llamado t2g)
1- Si los L entran a lo largo de los ejes, las repulsiones
entre sus pares de e- y los e- “d” del M+n se refuerzan
aumentando dichos orbitales su E media (habrá
mayor inestabilidad)
2- Si los L entran sobre planos habrá ganancia de
estabilidad y la E de estos orbitales será menor que la
E media de los orb. “d”
3- La Diferencia de Energía (∆ E) entre esos dos grupos
de orb. “d” se representa por la letra “∆” y explica el
“Desdoblamiento de los Niveles de E “d” en un ión
complejo”. “∆” se mide en Kcal / mol.
4- “∆” es importante para las CE de los iones de los
metales de transición que tienen entre 4 y 7 e- “d”.
Tipos de Orbitales “d”
Desdoblamiento del Campo Cristalino de un 
complejo Octaédrico (Δo)
d z
2 y d x
2
-y
2 se llaman “Orb. d ɣ “ y son de > E
d xy , d zx , d yz se llaman “Orb. d ξ “ y son de < E
Por lo tanto:
Se diferencian en sus orientaciones
espaciales:
2 orbitales se ubican sobre ejes y los 
3 orbitales restantes entre planos
Factores que afectan al Desdoblamiento
➢ Al bajar en un Grupo de la Tabla Periódica, el
Metal usado generará > ∆.
➢ El estado de oxidación del catión metálico
influye cuando los L son dadores de electrones.
Así, “Al aumentar el estado de oxidación
aumentará ∆ “
➢ La Geometría del Complejo: ∆pc > ∆o > ∆t
(Así, ∆o = 9/4 ∆t)
Supongamos que tenemos como catión metálico el Co3+, 
entonces:
CE 27Co= Ar] 3d
7 4s2; CE 27Co
3+= Ar] 3d6
Se van a presentar dos alternativas posibles:
(I) (II)
dξ 
[CoF6] 
3- [Co(CN)6] 
3
o o
[Co(OH)6] 
3- [Co(NH3)6] 
3+
➢Si son L de Campo Fuerte, Δ será Grande y el 
complejo tendrá Spin Bajo (II)
➢Si son L de Campo Débil, Δ será Pequeña y el 
complejo tendrá Spin Alto (I)
(I) (II) 
➢Los complejos (II) presentan 6 electrones “d” en el nivel de
menor E “dξ” y por lo tanto serán complejos estables. Son
además: diamagnéticos e incoloros porque todos sus e-
están apareados. Además, presentan Spin Bajo y su
geometría molecular es Octaédrica.
➢Los complejos (I) presentan 4 electrones “d” desapareados
(2 en el nivel de mayor E o “dὙ” y 2 en el nivel de menor E o
“dξ” ). Por este motivo, los complejos serán poco estables.
Son además: paramagnéticos y coloreados porque
presentan e- desapareados. Además, son de Spin Alto y su
geometría molecular también es Octaédrica.
RECORDAR!!
CUANDO EL COMPLEJO PRESENTA ELECTRONES
DESAPAREADOS, ES
PARAMAGNÉTICO EN CASO CONTRARIO ES 
DIAMAGNÉTICO
Momento Magnético
μ = n(n+2) MB
siendo n = nº electrones desapareados
“Es la Energía necesaria para que un e- se ubique en un orbital 
ya ocupado por otro e- y lo apareé”
➢ Según la magnitud del Desdoblamiento del Campo Cristalino 
(Δ) puede ocurrir que:
✓Δ > P hay mayor estabilidad cuando el 4to. Electrón se 
aparea en uno de los niveles de menor E (dξ ) y el complejo 
formado será de Spin Bajo, Δ Grande y Campo Fuerte
✓Δ < P hay mayor estabilidad cuando los 4 electrones quedan 
desapareados y el complejo formado será de Spin Alto, Δ 
Pequeño y Campo Débil
Energía de Apareamiento (P)
Existen Ligandos (L) de Campo Fuerte y de Campo 
Débil:
▪ Los L de Campo Fuerte producen gran 
Desdoblamiento del Campo Cristalino (Δ Grande) y 
generan complejos de Spin Bajo, ej: NH3 ; CN
-
▪ Los L de Campo Débil producen un escaso 
Desdoblamiento del Campo Cristalino (Δ Pequeño) y 
generan complejos de Spin Alto, ej: H2O, F
-
Para RECORDAR!!
▪ Las bases de Lewis son los L y los ácidos de Lewis 
son los cationes metálicos (M n+)
Energía de Apareamiento (P)
(El átomo subrayado es el átomo dador de e-)
Cpo. Débil Cpo. Fuerte
Δ Pequeño Δ<P Δ >P Δ Grande
Spin Alto Spin Bajo
Los L se clasifican según su capacidad o fuerza para
desdoblar los niveles de energía “d” (Δ ) y esto viene dado por
la SERIE ESPECTROQUÍMICA (son datos experimentales):
I− < Br− < S2− < SCN− < Cl− < NO3
− < N3
− < F− < OH− < 
C2O4
2− ≈ H2O < ONO < NCS
− < EDTA4 -< py (piridina) 
< NH3 < en (etilendiamina) < phen (1,10-
fenantrolina) < NO2
− < CN− ≈ CO
https://es.wikipedia.org/wiki/Piridina
https://es.wikipedia.org/wiki/Etilendiamina
https://es.wikipedia.org/wiki/1,10-fenantrolina
Energía de Apareamiento y Tipo de Spin
En inglés la palabra "spin" significa literalmente "giro“. Al hablar de
orbitales atómicos la palabra spin (castellanizada como espín) hace
referencia al cuarto número cuántico de los electrones que brinda la
noción de cómo "gira" un electrón sobre su eje. Además, existe un
cierto grado de repulsión entre electrones que ocupan un mismo
orbital. que se denomina Energía de Apareamiento (P) (energía que
hay que entregarle a un electrón para que ocupe un orbital que ya se
encuentra semilleno). Es por esto que un electrón, cuando tiene la
posibilidad de optar entre varios orbitales degenerados (con la misma
energía), tratará siempre de ocupar el mayor número posible de
orbitales vacíos antes de empezar a completar orbitales semillenos
(regla de Hund). Esta es la base en la que se sustentan las
propiedades magnéticas y algunas de las propiedades ópticas de los
complejos.
https://www.ecured.cu/Ingl%C3%A9s
• Por el contrario, ligandos como el I− y Br−, que causan un
pequeño grado de separación (Δ) entre orbitales d son
llamados "ligandos de campo débil". En estos complejos
resulta energéticamente más rentable para los electrones
ocupar todos los orbitales siguiendo la regla de Hund, es
decir haciéndolo con espines desapareados. Esto ocurre así
porque la energía de apareamiento es mayor que la
separación (Δ ) entre orbitales de baja y alta energía. Un
complejo de este tipo se dice que es de "alto espín"
porque la suma de los momentos magnéticos de todos sus
electrones es la máxima posible. Por ejemplo, Br− es un
ligando de campo débil y produce una Δoct pequeña. De
modo que el ion [FeBr6]
3− es un complejo de espín alto.
La utilización de los diagramas de separación
energética (Δ) puede ayudar en la predicción de las
propiedades magnéticas de los compuestos de
coordinación. Un compuesto que en su diagrama de
separación energética muestra electrones con
espines desapareados será paramagnéticoy se verá
atraído por los campos magnéticos, mientras que un
compuesto que no posea electrones desapareados
en su diagrama energético será diamagnético y se
verá débilmente repelido por los campos magnéticos.
A continuación veremos diferentes diagramas para
complejos octaédricos … (continúa en PPT Parte II)
	Teoría del Campo Cristalino (Parte I)
	El enlace en los Compuestos de Coordinación e Iones Complejos
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	Tipos de Orbitales “d”
	 Desdoblamiento del Campo Cristalino de un complejo Octaédrico (Δo) 
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	RECORDAR!!
	Energía de Apareamiento (P)
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