スピン状態（d電子）

d軌道のΔは、配位錯体の電子スピン状態において重要な役割を果たします。Δに影響を与える要因は3つあります。金属イオンの周期（周期表の行）、金属イオンの電荷、そして分光化学系列で示される錯体の配位子の電場強度です。第1周期遷移金属の八面体錯体のみが高スピン状態をとります。

Δ が大きい場合、アウフバウの原理に従って、高エネルギー軌道に電子が配置される前に、低エネルギー軌道が完全に満たされます。このような錯体は、軌道に電子を配置することで電子が一致し、全電子スピンが減少するため、「低スピン」と呼ばれます。軌道間の距離が十分に小さい場合、同じ軌道に 2 つの電子を配置すると反発が生じるため、同じ低エネルギー軌道に 2 つの電子を配置するよりも、高エネルギー軌道に電子を配置する方が容易です。したがって、フントの規則に従って、ペアリングが発生する前に、 5 つのd軌道のそれぞれに 1 つの電子が配置され、いわゆる「高スピン」錯体が形成されます。このような錯体は、高エネルギー軌道に電子を配置することで、反対のスピンを持つ電子間の一致が回避されるため、「高スピン」と呼ばれます。

金属中心の電荷はΔに影響を与える。金属の酸化状態が高いほど、配位子場は強くなる。正電荷が増加するとイオン半径が収縮し、負電荷を持つ配位子の相互作用が増加する。これらはいずれもΔを増加させる。特定の配位子セットの場合、Fe ^{2+錯体はCo 3+}錯体よりも高スピンになりやすく、これはEDTAとの錯体で示されている。

配位子は、分光化学系列で説明されているように、その場強度に応じてd軌道のΔの大きさにも影響を与える。CN⁻^やCOのような強場配位子はΔを大きくし、低スピンになりやすい。I⁻やBr⁻のような弱場配位子は^Δの^分裂を小さくし、高スピンになりやすい。

一部の八面体錯体はスピンクロスオーバーを示し、高スピン状態と低スピン状態が動的平衡状態にある。

四面体金属錯体（4つの配位子）のΔ分裂エネルギーΔtetは、_八面体錯体のそれよりも小さい。したがって、四面体錯体はほぼ常に高スピンである^{[ 3 ]。} 低スピン四面体錯体の例としては、Fe(2-ノルボルニル) ₄、^{[ 4 ]}、[Co(4-ノルボルニル) ₄ ] ⁺、およびニトロシル錯体Cr(NO)( (N(tms) ₂ ) _3が挙げられる。

第1周期金属のd ⁸錯体の多くは、四面体または正方形平面構造で存在します。場合によっては、これらの構造は測定可能な平衡状態にあります。例えば、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(II)は、四面体構造と正方形平面構造の両方で結晶化されています。^{[ 5 ]}

錯体のスピン状態は原子のイオン半径に影響を与える。同じd電子数の場合、高スピン錯体の方が大きくなる。^{[ 7 ]}

d ⁴

八面体高スピン: Cr ²⁺、64.5 pm。

八面体低スピン: Mn ³⁺、58 pm。

d ⁵

八面体高スピン：Fe ³⁺、イオン半径は64.5 pm。

八面体低スピン：Fe ³⁺、イオン半径は55 pm。

d ⁶

八面体高スピン：Fe ²⁺のイオン半径は 78 pm、Co ³⁺のイオン半径は 61 pm です。

八面体低スピン: Fe ²⁺イオン半径62 pm、Co ³⁺イオン半径54.5 pm、Ni ⁴⁺イオン半径48 pmを含む。

d ⁷

八面体高スピン：Co ²⁺イオン半径74.5 pm、Ni ³⁺イオン半径60 pm。

八面体低スピン：Co ²⁺イオン半径65 pm、Ni ³⁺イオン半径56 pm。

d ⁸

八面体高スピン：Ni ²⁺イオン半径69 pm。

正方形平面低スピン：Ni ²⁺イオン半径49 pm。