Efekt Jahna-Tellera

Rys. 1: Konfiguracja elektronowa miedzi(II)

Rys. 2: Rozszczepienie poziomów t_2g i e_g w efekcie Jahna-Tellera dla oktaedru

Rys. 3: Kompleks tetraaminadiakwamiedzi(II)

Efekt Jahna-Tellera (czyt. efekt Jaana-Telera) – w chemii koordynacyjnej odkształcenie powstające w kompleksach oktaedrycznych. Ścisły związek z tym pojęciem ma twierdzenie Jahna-Tellera (zwane także teorematem), pochodzące od nazwisk naukowców: Hermanna Arthura Jahna i Edwarda Tellera. Mówi ono, że żadna nieliniowa cząsteczka w stanie zdegenerowanym nie może pozostać trwała i musi ulec deformacji, mającej na celu zmniejszenie tej degeneracji.

Istota zjawiska

Degeneracja orbitalu d może być częściowo zniesiona dzięki sprzężeniu spinowo-orbitalnemu. Nie jest jednak ona całkowicie usunięta. Efekt Jahna-Tellera (wynikający z teorii grup) występuje w związkach, w których rozszczepiony orbital d (konkretnie poziom e_g) atomu centralnego jest nierównomiernie obsadzony. Do jego odkrycia przyczyniły się badania krystalograficzne na jonie Cu²⁺. Miedź na +2 stopniu utlenienia posiada konfigurację [Ar]3d⁹, zatem na podwójnie zdegenerowanym poziomie e_g znajdują się trzy elektrony. Dwa z nich znajdują się na orbitalu d_z², a trzeci na d_x²-y² lub odwrotnie. Zgodnie z teorematem stan taki jest nietrwały i musi ulec deformacji. Wówczas cząsteczka wykonuje drgania, które powodują skrócenie lub wydłużenie wiązań do ligandów ustawionych w pozycji trans. Taka sytuacja (wydłużenia wiązań) ma miejsce np. w przypadku oktaedrycznego kationu kompleksowego tetraaminadiakwamiedzi(II), gdzie dwa aksjalne wiązania Cu–O są dłuższe niż cztery wiązania ekwatorialne Cu–N.

Zmiana długości wiązań ma swoje konsekwencje w symetrii związków kompleksowych. Poziomy energetyczne t_2g i e_g ulegają rozszczepieniu (rys. 2) na dodatkowe poziomy a i b. Trzeba zaznaczyć, że nadal posiadają one indeks g, co świadczy o zachowaniu środka symetrii, pomimo że położenie rozszczepionych poziomów energetycznych przypomina symetrię tetraedryczną. Takie odkształcenie wbrew pozorom prowadzi do obniżenia energii elektronowej i stanowi dodatkową stabilizację kompleksu. W skrajnym przypadku kompleks może przyjąć nawet symetrię płaską kwadratową. Dzieje się tak, gdy ligandy trans zostają odsunięte na nieskończenie dużą odległość od atomu centralnego.

Zobacz też

• Teoria pola krystalicznego
• Teoria pola ligandów
• Stereochemia
• Hybrydyzacja (chemia)
• Luka (krystalografia)

Bibliografia

• Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. T. 1. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005, s. 491–494. ISBN 83-01-13815-7.
• Geoffrey Wilkinson, Frank Albert Cotton: Chemia nieorganiczna Podstawy. Wyd. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 542–543. ISBN 83-01-11772-9.
• S. F. A. Kettle: Fizyczna chemia nieorganiczna: na przykładzie chemii koordynacyjnej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999, s. 218–223. ISBN 83-01-12840-2.