Para cada um dos seguintes pares de complexos, identifique o que possui a maior EECL:
, tetraédrico, ou
, tetraédrico.
Passo 1
O enunciado pede que identifiquemos qual dos dois complexos tetraédricos tem a maior EECL (energia de separação do campo cristalino):
ou
.
Informações dadas e relevantes: ambos os complexos são tetraédricos e têm quatro ligantes . Precisamos comparar a magnitude da separação de níveis d (a EECL, que chamarei de
para tetraédrico) entre esses dois complexos.
Informações dadas e relevantes: ambos os complexos são tetraédricos e têm quatro ligantes
Passo 2
O que é EECL (
) e como a interpretamos de forma prática.
- A EECL é a diferença de energia entre os conjuntos de orbitais d quando o metal está rodeado por ligantes; para tetraédrico denotamos por
. - Conceito importante: para geometria tetraédrica a separação é menor que para octaédrica; existe uma relação aproximada utilizada com frequência:
onde
é a separação em octaedro. Isso explica por que tetraédricos tendem a ser “campo fraco” (pequena
).
- Fatores que determinam o valor de
(lista curta e intuitiva): - natureza do ligante (série espectroquímica: ligantes fortes → maior
; é um ligante fraco); - estado de oxidação do metal (maior carga positiva → maior
, porque d-órbitais ficam mais contraídos e interagem melhor com ligantes); - identidade do metal (para o mesmo estado de oxidação e mesmo ligante, metais mais à direita na mesma série tendem a produzir
maiores, por maior carga nuclear efetiva e melhor sobreposição d–ligante).
Vou usar essas ideias para comparar os dois complexos.
- natureza do ligante (série espectroquímica: ligantes fortes → maior
Passo 3
Determinar o estado de oxidação dos metais e a contagem de elétrons d (essa parte é mecânica e importantíssima em provas).
- Para
: seja a carga do ferro. Cada tem carga , então
Logo o metal é
. O ferro neutro tem configuração eletrônica 3d^6 4s^2, então
tem configuração
. Escrevemos:
.
- Para
: mesmo cálculo,
Logo é
. Cobalto neutro 3d^7 4s^2 →
.
Passo 4
Comparar ligantes e geometria (o que aqui não favorece nenhum dos dois):
- Ambos têm os mesmos ligantes,
, portanto a influência do ligante sobre é igual nos dois. - Ambos são tetraédricos, então a redução geométrica em relação ao octaedro é a mesma (mesma “fator geométrico”
aplicada a qualquer correspondente).
Portanto, as diferenças emdevem vir da identidade do metal (Fe vs Co) e não de ligante/geom.
Passo 5
Como a identidade do metal afeta
— argumento físico e empírico de prova:
- Para íons do mesmo período (aqui
e estão no mesmo período 4), conforme nos movemos para a direita (Fe → Co → Ni …) a carga nuclear efetiva aumenta; isso contrai levemente os orbitais d e melhora a sobreposição com os orbitais dos ligantes, aumentando a energia de separação . - Em linguagem de prova: para o mesmo ligante e mesma oxidação, íons mais à direita no mesmo período geralmente produzem maior EECL. Assim,
para um dado ligante fraco como . - Observação prática: espectroscopicamente e na série de complexos conhecidos,
apresenta transições - de maior energia (mais para o azul) do que , consistente com maior para o complexo de Co.
Passo 6
Verificação de possíveis armadilhas e reforço didático:
- Estado de oxidação igual (+2) e mesmo ligante
elimina esses fatores como causa de diferença. - O fato de um ser
e o outro não muda a magnitude intrínseca de (essa magnitude é determinada pela interação metal–ligante); a contagem d só determina como os elétrons ocupam os níveis e se o complexo fica high-spin/low-spin (em tetraédrico com ambos serão high-spin). - Conclusão: o que manda aqui é que
gera maior separação do que com o mesmo ligante.
Passo 7
Conclusão direta e prática: entre
(tetraédrico) e
(tetraédrico), o complexo de cobalto tem a maior EECL (
) por causa da maior carga nuclear efetiva e melhor sobreposição d–ligante de
em comparação com
.