Propriétés électroniques

Pour certaines configurations, le diagramme de Tanabe-Sugano fait apparaître des cassures, comme par exemple celui de la configuration \(\textrm d^6\) (figure ci-dessous). Ceci correspond à des complexes à configurations champ faible ou champ faible selon la valeur de \(\Delta\) par rapport à \(\textrm P\). Pour des complexes tel que \(\Delta < \textrm P\), l'état fondamental du système correspond à une configuration « champ faible-spin fort ». Pour des complexes tel que \(\Delta > \textrm P\) , l'état fondamental du système correspond à une configuration « champ fort-spin faible ». Que se passe-t-il pour des valeurs intermédiaires de \(\Delta\), c'est-à-dire quand \(\Delta\) et \(\textrm P\) sont du même ordre de grandeur ?

Quand certains complexes des ions \(\textrm{Fe}^{2+}\) et \(\textrm{Co}^{2+}\) sont refroidis, on observe un changement d'état de spin. Ce changement est mis en évidence par l'étude des propriétés magnétiques en fonction de la température. La figure ci-dessous représente les propriétés magnétiques du complexe \([\textrm{Fe}(\textrm{bipy})_2 (\textrm{NCS})_2]\) dans lequel l'ion \(\textrm{Fe}\) est au degré d'oxydation \(+2\). A température ambiante le produit \(\chi_\textrm M.\textrm T\) vaut 3 cm³.mol^-1.K, l'état de spin est donc égal à 2. Vers 180 K, le produit \(\chi_\textrm M. \textrm T\) vaut 1,875 cm³.mol^-1.K décroît rapidement pour atteindre la valeur de 0 en dessous de 125 K. A ces températures, l'état de spin du complexe est égal à zéro.

Ce changement d'état de spin en fonction de la température est associé à une variation de \(\Delta\) entraînant un phénomène appelé conversion de spin. A température ambiante, le complexe est champ faible, de telle manière qu'il est plus favorable de placer des électrons dans les orbitales de plus hautes énergies \(\textrm e_\textrm g\) pour qu'ils soient célibataires que de les associer en paires.