a Jahn–Teller-effektus, amelyet néha Jahn-Teller-torzításnak is neveznek, leírja a molekulák és ionok geometriai torzulását, amely bizonyos elektronkonfigurációkhoz kapcsolódik. Ezt az elektronikus hatást Hermann Arthur Jahn és Edward Teller után nevezték el, akik csoportelmélet segítségével bizonyították, hogy az orbitálisan degenerált molekulák nem lehetnek stabilak. A Jahn-Teller-tétel lényegében kimondja, hogy bármely nemlineáris molekula, amelynek térben degenerált elektronikus alapállapota geometriai torzításon megy keresztül, amely eltávolítja ezt a degenerációt, mert a torzítás csökkenti a molekula teljes energiáját.
Jahn-Teller torzítása egy D9 oktaéderes átmenetifém komplex. A tetragonális torzítás meghosszabbítja a kötéseket a z-tengely mentén, mivel az x-y síkban lévő kötések rövidebbé válnak. Ez a változás csökkenti a teljes energiát, mert a dz2 pályán lévő két elektron energiája csökken, amikor a dx2-y2 pályán lévő egy elektron felmegy.
ezt a hatást az oktaéderes fémkomplexek összefüggésében megérthetjük, ha figyelembe vesszük a d-elektron konfigurációkat, amelyekben az eg orbitális készlet egy vagy három elektront tartalmaz. Ezek közül a leggyakoribbak a magas spin d4 (pl. CrF2) , alacsony spin d7 (pl. NaNiO2) és d9 (pl. Cu2+). Ha a komplex torzíthatja a szimmetria megtörését, akkor az egyik (korábban) degenerált eg pálya energiája csökken, a másik pedig felfelé. Több elektron fogja elfoglalni az alsó pályát, mint a felső, ami az elektronikus energia általános csökkenését eredményezi. Hasonló torzítás fordulhat elő tetraéderes komplexekben, amikor a t2 pályák részben meg vannak töltve. Az ilyen geometriai torzulásokat, amelyek csökkentik az elektronikus energiát, állítólag elektronikusan hajtják. Hasonló elektronikusan vezérelt torzulások fordulnak elő az egydimenziós láncvegyületekben, ahol Peierls-torzulásoknak nevezik őket, valamint a kétdimenziós kötésű lapokban, ahol töltési sűrűségű hullámoknak nevezik őket.
a Jahn–Teller-effektus leggyakrabban oktaéderes komplexekben, különösen hatkoordinátás réz(II) komplexekben fordul elő. Ennek az ionnak a d9 elektronikus konfigurációja három elektront ad a két degenerált eg pályán, ami kétszeresen degenerált elektronikus alapállapothoz vezet. Az ilyen komplexek torzulnak az egyik molekuláris négyszeres tengely mentén (mindig a z tengely), ami eltávolítja az orbitális és az elektronikus degenerációkat és csökkenti a teljes energiát. A torzítás általában a kötések meghosszabbításának formáját ölti a Z tengely mentén fekvő ligandumokhoz, de időnként e kötések lerövidüléseként fordul elő (a Jahn–Teller tétel nem jósolja meg a torzítás irányát, csak egy instabil geometria jelenlétét). Ilyen megnyúlás esetén a hatás csökkenti az elektrosztatikus taszítást a Lewis-bázikus ligandum elektronpárja és a Z komponensű pályákon lévő elektronok között, ezáltal csökkentve a komplex energiáját. Ha a torzítatlan komplexnek várhatóan inverziós központja lesz, akkor ez a torzítás után megmarad.
a Jahn-Teller-effektus felelős a tetragonális torzítás a hexaaquacopper (II) komplex ion, 2+, amely egyébként rendelkezhet oktaéder geometria. A két tengelyirányú Cu-o távolság 2.38, míg a négy ekvatoriális Cu-o távolság ~1,95^.
oktaéderes komplexekben a Jahn–Teller-effektus akkor a legszembetűnőbb, ha páratlan számú elektron foglalja el az eg pályákat. Ez a helyzet a D9, az alacsony centrifugálású d7 vagy a magas centrifugálású D4 komplexekkel rendelkező komplexekben merül fel, amelyek mindegyike kétszeresen degenerált alapállapotú. Ilyen vegyületekben a degenerációban részt vevő eg pályák közvetlenül a ligandumokra mutatnak, így a torzítás nagy energetikai stabilizációt eredményezhet. Szigorúan véve a hatás akkor is bekövetkezik, ha degeneráció következik be a t2g pályákon lévő elektronok miatt (azaz olyan konfigurációk, mint a d1 vagy d2, mindkettő háromszorosan degenerált). Ilyen esetekben azonban a hatás sokkal kevésbé észrevehető, mert a taszítás sokkal kisebb mértékben csökken, ha a ligandumokat távolabb vesszük a t2g pályáktól, amelyek nem közvetlenül a ligandumokra mutatnak (lásd az alábbi táblázatot). Ugyanez igaz a tetraéderes komplexekre (pl. manganát: a torzítás nagyon finom, mert kevesebb stabilizációt kell elérni, mert a ligandumok nem közvetlenül a pályák felé mutatnak.
az oktaéderes koordináció várható hatásait az alábbi táblázat tartalmazza:
| d elektronok száma | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| magas / alacsony Centrifugálás | HR | LS | HR | LS | HR | LS | HR | LS | ||||||
| a J-T hatás erőssége | w | w | s | w | w | w | w | s | sz | |||||
w: gyenge Jahn-Teller-effektus (T2G pályák egyenetlenül elfoglalt)
s: erős Jahn-Teller-effektus várható (pl. egyenetlenül elfoglalt pályák)
üres: nem várható Jahn–Teller-effektus.
a Jahn–Teller-effektus egyes vegyületek UV-VIS abszorbancia spektrumában nyilvánul meg, ahol gyakran sávok felosztását okozza. Sok réz(II) komplex szerkezetében jól látható. Az ilyen komplexek anizotrópiájáról és a ligandumkötés jellegéről további, részletes információk nyerhetők az alacsony hőmérsékletű elektron spinrezonancia spektrumok finom szerkezetéből.
a Cu (II) ion öt vízmolekulát is képes koordinálni egy hosszúkás négyzet alakú piramisban, négy Cu-Oeq kötéssel (2×1, 98 és 2×1, 95), valamint egy hosszú Cu-Oax kötéssel (2,35^). A négy Egyenlítői ligandum az átlagos Egyenlítői síktól eltorzul, ha a 17.