
English: 
Professor Dave here, I wanna tell you about
crystal field theory.
As we just learned, coordination compounds
have some very interesting geometries, and
many of these can’t be explained using the
same models that we use for normal covalent
compounds, like VSEPR theory or valence bond
theory, since the type of bonding involved
is more complex than mere overlapping of hybridized
orbitals. Instead, we have to use another
model called crystal field theory, so let’s
go through the finer points of this theory now.
Crystal field theory is based on the premise
that the metal ion and the ligands can be
treated as point charges, and the spatial
arrangement of these point charges will affect
the energies of the d orbitals for the central

Arabic: 
البروفيسور ديف هنا ، أريد أن أخبركم
نظرية المجال البلوري.
كما تعلمنا للتو ، مركبات التنسيق
لدينا بعض هندسة مثيرة للاهتمام للغاية ، و
كثير من هذه لا يمكن تفسيره باستخدام
نفس النماذج التي نستخدمها للتساهمية العادية
المركبات ، مثل نظرية VSEPR أو رابطة التكافؤ
نظرية ، منذ نوع الترابط المعنية
أكثر تعقيدًا من مجرد تداخل هجين
المدارات. بدلا من ذلك ، علينا استخدام آخر
نموذج يسمى نظرية مجال الكريستال ، لذلك دعونا
الذهاب من خلال النقاط الدقيقة لهذه النظرية الآن.
تستند نظرية المجال البلوري إلى الفرضية
أن أيون المعدن والروابط يمكن أن يكون
كما تعامل تهمة نقطة ، والمكاني
ترتيب هذه الرسوم نقطة سوف تؤثر
طاقات المدارات د للوسط

English: 
metal atom. These are the orbitals that ligands
donate electron density into, so these are
the chief concern for the model, and this
model, although incomplete just like VSEPR
theory or valence bond theory, does wonderfully
explain things like the colors, magnetic behavior,
and structures that can be observed with coordination
compounds. The first thing we must understand
is that ligands all have excess electron density
that they are donating to the metal ion, and
this electron density will repel existing
electron density on the metal ion. Due to
this repulsion, the energy of certain d orbitals
will be increased, and not in an equal manner.
To understand why, let’s look at this octahedral
complex, a very common geometry for coordination
compounds. The central metal atom has valence
electrons in these d orbitals, which when

Arabic: 
ذرة معدنية. هذه هي المدارات التي تربي
التبرع كثافة الإلكترون في ، لذلك هذه هي
القلق الرئيسي للنموذج ، وهذا
نموذج ، على الرغم من عدم اكتمال تماما مثل VSEPR
نظرية أو نظرية التكافؤ السندات ، هل رائعة
شرح أشياء مثل الألوان ، والسلوك المغناطيسي ،
والهياكل التي يمكن ملاحظتها بالتنسيق
مجمعات سكنية. أول شيء يجب أن نفهمه
هو أن يجند جميع لديهم كثافة الإلكترون الزائدة
أنهم يتبرعون إلى أيون المعادن ، و
هذه الكثافة الإلكترونية ستصد
كثافة الإلكترون على أيون المعادن. بسبب
هذا التنافر ، والطاقة من بعض المدارات د
سيتم زيادة ، وليس بطريقة متساوية.
لفهم السبب ، دعنا ننظر إلى هذه الأوكتاهدرا
معقدة ، هندسة شائعة جدا للتنسيق
مجمعات سكنية. الذرة المعدنية المركزية لديها التكافؤ
الإلكترونات في هذه المدارات د ، والتي عندما

Arabic: 
تبدو غير مهجنة مثل هذا. يجب أن نلاحظ
أن اثنين من المدارات د ، د (س التربيعية
ناقص y تربيع) و dz تربيع المدارات ،
لديها فصوص التي تمتد على X ، Y ، و Z
محاور ، وهذا يعني أن كثافة الإلكترون يجلس
على هذه المحاور ، في حين أن المدارات الثلاثة الأخرى
لدينا فصوص تجلس بين المحاور. يبحث
في مجمع الأوكتاهدرا ، الروابط إلى
تجلس ligands أيضًا على هذه المحاور ، مما يعني
هذا من أجل ligands الاقتراب من
ذرة معدنية ، يجب أن تتهم رسوم النقطة
كثافة الإلكترون في هذين المداريين.
لهذا السبب ، في حين أن لمعدن معزول
ذرة المدارات د جميعا لديهم نفس الطاقة ،
في مجمع ثماني السطوح ، هذان المداريان
ذكرنا لديها طاقة أعلى ، لأنها
نشير في اتجاه ligands ، ونحن
الرجوع إليهم باسم مدارات EG ، في حين أن

English: 
unhybridized look like this. We must note
that two of the d orbitals, the d (x squared
minus y squared) and the d z squared orbitals,
have lobes that extend on the X, Y, and Z
axes, meaning that electron density is sitting
on these axes, whereas the other three orbitals
have lobes that sit in between the axes. Looking
at the octahedral complex, the bonds to the
ligands also sit on these axes, which means
that in order for ligands to approach the
metal atom, their point charges must repel
the electron density in these two orbitals.
For this reason, whereas for an isolated metal
atom the d orbitals all have the same energy,
in an octahedral complex, these two orbitals
we mentioned have a higher energy, as they
point in the direction of ligands, and we
refer to them as the EG orbitals, while the

English: 
other three are the T2G orbitals, which point
in between ligands. The difference in energy
between these two sets of orbitals is called
the crystal field splitting energy. The magnitude
of this energy gap will depend on whether
the orbitals involved are 3d, 4d, or 5d orbitals,
as well as the identity of the ligands themselves,
with the impact following this trend here,
called the spectrochemical series. On the
left we have weak field ligands, and on the
right, strong field ligands.
Let’s put this into context. For an isolated
metal atom, once again, all the orbitals are
of equal energy. If the metal is participating
in a complex with weak field ligands, the
difference in energy is small, and not enough

Arabic: 
الثلاثة الأخرى هي مدارات T2G ، والتي النقطة
في بين يجندس. الفرق في الطاقة
بين هاتين المجموعتين من المدارات يسمى
مجال الكريستال تقسيم الطاقة. الحجم
هذه الفجوة الطاقة سوف تعتمد على ما إذا كان
المدارات المعنية هي مدارات ثلاثية الأبعاد أو 4 د أو 5 د ،
وكذلك هوية ligands أنفسهم ،
مع التأثير التالي لهذا الاتجاه هنا ،
دعا سلسلة الطيفية. على ال
غادر لدينا يجندس ضعيفة المجال ، وعلى
الحق ، يجندس حقل قوي.
دعنا نضع هذا في السياق. لعزل
ذرة معدنية ، مرة أخرى ، جميع المدارات هي
من الطاقة المتساوية. إذا كان المعدن هو المشاركة
في مجمع مع ligands المجال ضعيفة ، و
الفرق في الطاقة صغير وليس كافيًا

Arabic: 
للتغلب على الطاقة الاقتران ، أو التنافر
الناتجة عن مضاعفة الإلكترونات في المدار.
في مثل هذه الحالة ، سوف تنتشر بالتساوي ،
وضع الإلكترونات غير الزوجية في المدارات EG
قبل المدارات T2G ممتلئة تماما.
وتسمى هذه المجمعات عالية تدور. لكن
إذا في مجمع مع بروابط الحقل قوية ،
الفرق في الطاقة رائع جدا. في
مثل هذه الحالة ، فإن النظام سيكون في أقل
الطاقة ببساطة عن طريق مضاعفة الإلكترونات في
انخفاض مدارات T2G الطاقة. تسمى هذه
مجمعات منخفضة الدوران. تعمل نظرية المجال البلوري
للهندسة أخرى غير ثماني السطوح كذلك ،
مثل رباعي السطوح ، والتي تميل إلى أن تكون عالية تدور ،
لكن السواحل يوجهون أنفسهم بطريقة مختلفة ،
حتى تتفاعل مع المدارات بشكل مختلف ،
ونحصل على مخططات الطاقة المختلفة. على وجه التحديد،
مع هذه الهندسة ، يجند نهج أكثر قربا

English: 
to overcome the pairing energy, or the repulsion
generated by doubling up electrons in an orbital.
In such a case, they will spread out evenly,
putting unpaired electrons in the EG orbitals
before the T2G orbitals are completely full.
These are called high-spin complexes. But
if in a complex with strong field ligands,
the difference in energy is very great. In
such a case, the system will be at a lower
energy by simply doubling up electrons in
the lower energy T2G orbitals. These are called
low-spin complexes. Crystal field theory works
for geometries other than octahedral as well,
like tetrahedral, which tend to be high-spin,
but the ligands orient themselves differently,
so they interact with the orbitals differently,
and we get different energy diagrams. Specifically,
with this geometry, ligands more closely approach

English: 
the d orbitals between the axes rather than
the orbitals on the axes, so the higher energy
orbitals are precisely the opposite ones as
in the case of octahedral geometry. Also,
the ligands don’t approach the orbitals
as directly, so the energy splitting will
be of a lesser magnitude. We can do something
similar for square planar geometry as well.
So to reiterate, the strength of the ligands
surrounding the metal atom, along with other
factors like oxidation state and coordination
number, will determine the magnitude of the
crystal field splitting energy, or the difference
in energy between the T2G orbitals and the
EG orbitals. This in turn will determine the
electron configuration, and thus other characteristics
of the complex, such as paramagnetism versus
diamagnetism, and the corroboration of the
predicted magnetic behaviors of different
coordination compounds is very strong evidence

Arabic: 
المدارات د بين المحاور بدلا من
المدارات على المحاور ، وبالتالي فإن طاقة أعلى
المدارات هي بالضبط عكس ذلك
في حالة هندسة ثماني السطوح. أيضا،
لا تقترب الأربطة من المدارات
كما مباشرة ، وبالتالي فإن تقسيم الطاقة سوف
يكون من حجم أقل. يمكننا أن نفعل شيئا
مماثلة للهندسة مستوي مربع كذلك.
لذلك أكرر ، قوة الأربطة
المحيطة ذرة المعادن ، جنبا إلى جنب مع الآخر
عوامل مثل حالة الأكسدة والتنسيق
عدد ، سيتم تحديد حجم
مجال الطاقة تقسيم الكريستال ، أو الفرق
في الطاقة بين المدارات T2G و
EG المدارات. هذا بدوره سيحدد
التكوين الإلكترون ، وبالتالي الخصائص الأخرى
المجمع ، مثل paramagnetism مقابل
diamagnetism ، وتأكيد
السلوكيات المغناطيسية المتوقعة من مختلف
مركبات التنسيق هي دليل قوي جدا

English: 
in favor of crystal field theory. More evidence
comes from examining the colors of visible
light emitted by certain compounds. We know
that atoms absorb light of certain frequencies
depending on the element they belong to, which
results in an electron going to an excited
state. And when an electron goes from an excited
state to a lower state, it will emit a photon.
If that light is visible and hits our eyes,
we see the object, and for coordination compounds,
the energy difference between the d orbitals
results in the emission of photons in the
visible range. Even small changes in orbital
energy can have a significant impact on the
color of the compound, as is seen here, with
different transition metal ions exhibiting
totally different colors. And this is not
just for different elements, we can look at

Arabic: 
لصالح نظرية المجال البلوري. المزيد من الأدلة
يأتي من فحص ألوان مرئية
الضوء المنبعث من بعض المركبات. نعلم
أن الذرات تمتص الضوء من ترددات معينة
اعتمادا على العنصر الذي ينتمون إليه ، والتي
النتائج في الإلكترون الذهاب إلى متحمس
حالة. وعندما يذهب الإلكترون من متحمس
الدولة إلى ولاية منخفضة ، وسوف تنبعث من الفوتون.
إذا كان هذا الضوء مرئيًا ويضرب أعيننا ،
نرى الكائن ، ولمركبات التنسيق ،
فرق الطاقة بين المدارات د
النتائج في انبعاث الفوتونات في
مجموعة مرئية. حتى التغييرات الصغيرة في المداري
الطاقة يمكن أن يكون لها تأثير كبير على
لون المجمع ، كما يتبين هنا ، مع
أيونات المعادن الانتقال المختلفة العارضة
ألوان مختلفة تماما. وهذا ليس كذلك
فقط للعناصر المختلفة ، يمكننا أن ننظر في

English: 
two different oxidation states for the same
element, and they may have different colors.
So crystal field theory allows us to predict
a variety of properties for coordination compounds,
making it a powerful model indeed.

Arabic: 
الدولتين الأكسدة مختلفة لنفسه
عنصر ، وأنها قد يكون لها ألوان مختلفة.
إذن نظرية المجال البلوري تسمح لنا بالتنبؤ
مجموعة متنوعة من الخصائص لمركبات التنسيق ،
مما يجعلها نموذج قوي في الواقع.
