化学徒の備忘録

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ヤーン・テラー効果とレナー・テラー効果

ヤーン・テラー効果 (Jahn-Teller effect)

ヤーン・テラー効果 (ヤーンテラー効果、Jahn-Teller effect) とは、非直線性多原子分子や固体内の原子団において、原子配列が正多角形や正多面体などの高い対象性をもつ場合に、電子状態が縮退することがあるが、このような場合に、低い対称性の配置となって、縮退を解いたほうがエネルギー的に安定になるため、対称性の低い配置をとる効果のことである。

例えば、正八面体や正四面体などの構造をもつ錯体ではd軌道は分裂している。しかしながら、d軌道の縮重は残っている。このような錯体では、ヤーン・テラー効果によって分子の形が歪むことによって、分子がさらに安定化する場合がある。

また、八面体配位子場にある遷移金属のd電子配置がd4やd7、d9配置を取る場合は、ヤーン・テラー効果によって六配位八面体の一つの軸がほかの軸に対して、伸びるか縮むかして、対称性の低い形となる。

特にCu2+の錯体ではヤーン・テラー効果によって、正八面体より上下が伸びた正方対称のほうが安定であるため、正方対称の形となる。

レナー・テラー効果 (Renner-Teller effect)

3原子以上の直線分子では、結合軸まわりの電子の軌道角運動量と変角振動に伴う振動の角運動量が結合することによって、変角振動の変位に伴い、縮重した電子状態が二つに分裂することがある。これをレナー・テラー分裂という。

直線分子では、このような電子と振動の相互作用 (振電相互作用) が大きい場合、変角振動変位の二つの対称的な位置にエネルギー極小点が生じる。そのため分子は曲がった平衡構造をもつ。このような効果をレナー・テラー効果という。