Para cada um dos seguintes pares de complexos, identifique o que possui a maior EECC:
ou
Passo 1
O enunciado pede: para o par de complexos
e
, identificar qual dos dois possui a maior EECC.
Informações dadas e claras a partir do enunciado:
Informações dadas e claras a partir do enunciado:
- Temos dois complexos octaédricos com seis ligantes água cada um (a água é ligand neutro).
- As cargas dos complexos são
. - Os metais centrais são cromo e manganês, na carga que torna o complexo com
.
Nada mais foi fornecido; vamos usar essas informações para calcular a EECC de cada complexo.
Passo 2
Determinar o estado de oxidação do metal e a configuração eletrônica
de cada íon metálico.
- A água (
) é neutra, então a carga do complexo vem só do metal. Logo o metal está no estado de oxidação . Escrevo isso formalmente: o metal é e . - Contagem de elétrons
: o número atômico do Cr é , portanto tem configuração eletrônica de valência , ou seja, -conteúdo é . O número atômico do Mn é , portanto é . Em resumo:
Passo 3
Decidir se os complexos são de alto spin ou baixo spin (isto afeta distribuição nos orbitais
e
).
- A água (
) é um ligante de campo fraco na série espectroquímica, portanto tende a produzir complexos de alto spin (não emparelha elétrons extra para economizar energia de campo). - Conclusão: consideramos ambos como complexos de alto spin.
Passo 4
Explicar o conceito de EECC (energia de estabilização por campo cristalino) e a fórmula usada.
- Em um campo octaédrico, os cinco orbitais
se dividem em dois níveis: (três orbitais) de energia mais baixa e (dois orbitais) de energia mais alta. A separação energética chama-se (ou ). - Por convenção energética relativa ao centróide: cada elétron em
contribui com e cada elétron em contribui com . - Assim, a EECC (ou CFSE) sem contabilizar energia de aparelhamento é dada por
em que é o número de elétrons em e o número em . - Observação sobre energia de pareamento (
): se houvesse diferença no número de pares eletrônicos entre os íons seria preciso somar/subtrair as contribuições de energia de pareamento. Vamos verificar isso depois.
Passo 5
Distribuir elétrons e calcular a EECC para
(
, alto spin).
- Em alto spin
a distribuição é (três elétrons ocupando os três orbitais de forma desemparelhada e um elétron em ). Então e . - Aplicando a fórmula:
Desenvolvendo: - Interpretação: o complexo é estabilizado por
(sinal negativo indica estabilização relativa ao centróide).
Passo 6
Distribuir elétrons e calcular a EECC para
(
, alto spin).
- Em alto spin
a distribuição é (cinco elétrons todos desemparelhados: três em e dois em ). Então e . - Aplicando a fórmula:
Desenvolvendo: - Interpretação: não há estabilização por separação
no caso idealizado de alto spin — a contribuição CFSE líquida é zero.
Passo 7
Verificar se a energia de pareamento (pairing energy) muda a comparação.
- Em ambos os casos alto spin
e com água como ligante, não é necessária a formação de pares extras além do mínimo: -
alto spin ( ) tem elétrons todos desemparelhados? Na prática há 1 par? Vamos contar pares: são 3 elétrons em orbitais diferentes (todos desemparelhados) e é um elétron; portanto não há elétron pareado num mesmo orbital — isto significa zero pares adicionais provocados pela força do campo (todos são, no total, número mínimo de pares). -
alto spin ( ) também tem todos os cinco elétrons desemparelhados em orbitais diferentes, logo também sem pares adicionais.
-
- Conclusão: não há diferença de energia de pareamento relevante entre os dois casos que mude a comparação da EECC calculada acima.
Passo 8
Comparação final e interpretação prática (motivação tipo “na prova”).
- Resultado numérico:
(estabilização)
- Portanto
tem maior estabilização por campo cristalino (maior EECC) do que . - Dica para a prova: conte primeiro os elétrons
, decida spin pelo tipo de ligante (água → alto spin), distribua em e , aplique a fórmula com e por elétron e só aí compare; só considere energia de pareamento se a força do campo sugerir emparelhamento (ligantes fortes).