Jahn–Teller-effekten, undertiden også kendt som Jahn-Teller-forvrængning, beskriver den geometriske forvrængning af molekyler og ioner, der er forbundet med visse elektronkonfigurationer. Denne elektroniske effekt er opkaldt efter Hermann Arthur Jahn og Edvard Teller, der ved hjælp af gruppeteori beviste, at orbitalt degenererede molekyler ikke kan være stabile. Jahn-Teller-sætningen siger i det væsentlige, at ethvert ikke-lineært molekyle med en rumligt degenereret elektronisk jordtilstand vil gennemgå en geometrisk forvrængning, der fjerner denne degeneration, fordi forvrængningen sænker molekylets samlede energi.
Jahn-Teller forvrængning af en D9 oktaedrisk overgang metal kompleks. Den tetragonale forvrængning forlænger bindingerne langs å-aksen, når bindingerne i H – y-planet bliver kortere. Denne ændring sænker den samlede energi, fordi de to elektroner i DS2-orbitalen går ned i energi, da den ene elektron i DS2-y2-orbitalen går op.
vi kan forstå denne effekt i sammenhæng med oktaedriske metalkomplekser ved at overveje d-elektronkonfigurationer, hvor eg-orbitalsættet indeholder en eller tre elektroner. De mest almindelige af disse er høj spin d4 (f.eks CrF2), lav spin d7 (f. eks NaNiO2), og D9 (f. eks Cu2+). Hvis komplekset kan fordreje for at bryde symmetrien, vil en af de (tidligere) degenererede eg-orbitaler gå ned i energi, og den anden vil gå op. Flere elektroner vil optage den nedre orbital end den øverste, hvilket resulterer i en samlet sænkning af den elektroniske energi. En lignende forvrængning kan forekomme i tetraedriske komplekser, når t2-orbitalerne delvist er fyldt. Sådanne geometriske forvrængninger, der sænker den elektroniske energi, siges at være elektronisk drevet. Lignende elektronisk drevne forvrængninger forekommer i endimensionelle kædeforbindelser, hvor de kaldes Peierls-forvrængninger, og i todimensionelt bundne ark, hvor de kaldes ladningstæthedsbølger.
Jahn–Teller-effekten findes oftest i oktaedriske komplekser, især seks-koordinat kobber(II) komplekser. D9 elektroniske konfiguration af denne ion giver tre elektroner i de to degenererede eg orbitaler, hvilket fører til en dobbelt degenereret elektronisk jordtilstand. Sådanne komplekser forvrænges langs en af de molekylære firfoldige akser (altid mærket med å-aksen), hvilket har den virkning at fjerne orbitale og elektroniske degenerationer og sænke den samlede energi. Forvrængningen tager normalt form af forlængelse af bindingerne til liganderne, der ligger langs å–aksen, men forekommer lejlighedsvis som en forkortelse af disse bindinger i stedet (Jahn-Teller-sætningen forudsiger ikke retningen for forvrængningen, kun tilstedeværelsen af en ustabil geometri). Når en sådan forlængelse opstår, er effekten at sænke den elektrostatiske frastødning mellem elektronparet på den grundlæggende ligand og eventuelle elektroner i orbitaler med en å-komponent og dermed sænke kompleksets energi. Hvis det uforvrængede kompleks forventes at have et inversionscenter, bevares dette efter forvrængningen.
Jahn-Teller-effekten er ansvarlig for tetragonal forvrængning af den sekskantede(II) komplekse ion, 2+, som ellers kunne have oktaedrisk geometri. De to aksiale cu-o afstande er 2.38 kr., mens de fire ækvatoriale Cu – o afstande er ~1,95 kr.
i oktaedriske komplekser er Jahn–Teller-effekten mest udtalt, når et ulige antal elektroner besætter eg-orbitalerne. Denne situation opstår i komplekser med konfigurationerne d9, lav-spin d7 eller høj-spin d4 komplekser, som alle har dobbelt degenererede jordtilstande. I sådanne forbindelser eg orbitaler involveret i degeneration punkt direkte på ligander, så forvrængning kan resultere i en stor energisk stabilisering. Strengt taget forekommer effekten også, når der er en degeneration på grund af elektronerne i t2g-orbitalerne (dvs.konfigurationer såsom d1 eller d2, som begge er tredoblet degenererede). I sådanne tilfælde er effekten imidlertid meget mindre mærkbar, fordi der er en meget mindre sænkning af afstødning ved at tage ligander længere væk fra t2g-orbitalerne, som ikke peger direkte på liganderne (se tabellen nedenfor). Det samme gælder i tetraedriske komplekser (f. eks. manganat: forvrængning er meget subtil, fordi der er mindre stabilisering at opnå, fordi liganderne ikke peger direkte på orbitalerne.
de forventede effekter for oktaedrisk koordinering er angivet i følgende tabel:
| antal d-elektroner | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Høj / Lav Spin | HS | LS | HS | LS | HS | LS | HS | HS | LS | ||||||
| styrke af J-T effekt | B | B | s | v | v | v | v | s | s | ||||||
v: svag Jahn-Teller-effekt (T2G–orbitaler ujævnt besat)
s: stærk Jahn–Teller-effekt forventet (f.eks.
Jahn–Teller-effekten manifesteres i UV-VIS absorbansspektre af nogle forbindelser, hvor det ofte forårsager opdeling af bånd. Det er let synligt i strukturerne af mange kobber(II) komplekser. Yderligere, detaljerede oplysninger om anisotropi af sådanne komplekser og arten af ligandbindingen kan opnås ud fra den fine struktur af lavtemperaturelektronspinresonansspektre.
cu (II) – ionen kan også koordinere fem vandmolekyler i en langstrakt firkantet pyramide med fire cu-Oekv-bindinger (2H1, 98 og 2H1, 95) og en lang cu-Oaksbinding (2, 35 liter). De fire ækvatoriale ligander er forvrænget fra det gennemsnitlige ækvatoriale plan af kr17.