Jahnův–Tellerův efekt

V roce 1937 Hermann Arthur Jahn a Edward Teller dokázali, že každý nelineární molekulární systém v degenerovaném elektronovém stavu bude nestabilní, a proto se nějakým způsobem zdeformuje, aby došlo k opětovnému rozdělení energeticky rovnocenných orbitalů, které vznikly degenerací.

Důvody deformace

Uvažuje se ion Cu²⁺ v oktaedrickém komplexu. orbitaly d jsou obsazeny devíti elektrony. Dále se předpokládá, že je z orbitalů e_g orbital d_x²-y² obsazen dvěma elektrony, zatímco v orbitalu d_z² je pouze jeden elektron. Při použití teorie krystalového pole je zřejmé, že 2 elektrony ležící na osách x a y budou ligandy odpuzovány více než jediný elektron na ose z. Elektrony z orbitalu d_x²-y² se proto více přiblíží jádru centrálního atomu a energetická hladina tohoto orbitalu se zvýší. V rámci zachování energetického těžiště se energetická hladina druhého orbitalu e_g musí o stejnou hodnotu snížit. Důsledkem rozštěpení orbitalů e_g je pak rozdílná délka vazeb centrálního se čtyřmi ligandy ležícími v osách x a y a zbývajícími dvěma na ose z. V extrémním případě může dojít k takovému oddálení ligandů na ose z, že dojde k jejich úplnému odštěpení, vzniklý komplex má pak geometrii čtverce. Orbital d_z² se pak může v některých případech ocitnout na nižší energetické hladině, než na které se nachází nejméně výhodný orbital t_2g.

Důsledky Jahnova–Tellerova efektu

Vlivem přiblížení některých ligandů k centrálnímu atomu dojde i k rozštěpení orbitalů t_2g. Pro výše uvedený případ deformace vedoucí v konečném důsledku ke čtverci platí, že se nejnevýhodnějším orbitalem t_2g stane orbital d_xy, protože leží právě mezi osami, kde dojde k přiblížení ligandů a tedy i k většímu odpuzování. Aby bylo zachováno celkové energetické těžiště, musí dva zbývající orbitaly t_2g energeticky poklesnout o polovinu hodnoty, o kterou stoupla hladina orbitalu d_xy. Jak už bylo výše zmíněno, tak se v některých čtvercových komplexech může stát, že energetická hladina orbitalu d_xy vystoupí nad úroveň orbitalu d_z².

Deformací vlivem Jahnova–Tellerova efeku dojde ke stabilizaci iontů o konfiguracích t 3
2g e_g (například Cr²⁺ nebo Mn³⁺ ve vysokospinových komplexech), t 6
2g e_g (například Co²⁺ nebo Ni³⁺ v nízkospinových komplexech) a t 6
2g e 3
g  (například Cu²⁺). Důvodem je pokles hladin plně obsazených orbitalů a naopak vzestup těch, které nesou nepárové elektrony. Celková energie elektronů se sníží o hodnotu uvolněné stabilizační energie.