Kristallikenttäteoriassa

Kristallikenttäteoria (KKT) on kemiallinen malli, jolla kuvataan siirtometallien komplekssien elektroninen rakenne ympäröivien ligandeiden aiheuttaman elektrostasontisen kentän vaikutuksesta. Malli olettaa ligandid pistevarauksina, joiden kenttä jakaa metallionin d- ja s-orbitaaleja, minkä seurauksena elektronien energiatasot kimmeltävät. Tämä jakautuminen riippuu kompleksin koordinaatiosta ja ligandin luonteesta.

Hyödyllisimpiä esimerkkejä ovat octahedraalinen ja tetraedraalinen kenttä. Octahedraalissa d-orbitaalien energiaerot jakautuvat korkeammalle energialle sijaitseviin eg- orbitien (dx^2−y^2 ja dz^2) ja matalammalle t2g- orbitien (dxy, dxz, dyz) kesken. Energiakentän voimakkuutta kuvaa Δo (yleisesti 10Dq). Tetraedraalissa tilanne on päinvastainen ja energiaparien suuruus on pienempi, tavallisesti Δt ≈ 4/9 Δo. Nämä erot vaikuttavat siirtometallin ionin elektronien siirtotransiktoihin, väriin ja magnetismiin.

Sovellukset ja ilmentymät liittyvät erityisesti absorbtiotason muutoksiin, jolloin kompleksi näyttää väriltään. D–d siirtymät antavat paljolti näkyvän spektrin ja siten tietoa kokeilijan käytettävissä. Spin-tilan hallinta (high-spin versus low-spin) riippuu kentän voimakkuudesta ja elektronimäärästä, mikä vaikuttaa sekä paramagnetismiin että rakennemäärittelyyn.

Rajoitukset liittyvät oletukseen, että ligandid vaikuttavat vain elektrostaattisesti. Todellinen metallin-ligandin kytkös sisältää merkittäviä kovalenttisia vaikutuksia, minkä vuoksi KKT on usein laajennettu Ligand Field Theoryyn (LFT) ja kokonaisvaltaisempaan molekyyliorbitaalikaavaukseen. Tanabe–Sugano-diagrammit ja muut MO-pohjaiset mallit syventävät näitä tulkintoja.