Caso os ligantes água sejam substituídos por ligantes amônia no íon
, o que deve ocorrer com o comprimento de onda que corresponde ao máximo de absorção? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pergunta o que acontece com o comprimento de onda correspondente ao máximo de absorção quando os ligantes
do íon
são substituídos por ligantes
. As informações relevantes dadas no enunciado são:
é um complexo octaédrico com
ligantes e a substituição proposta é
. A pergunta pede o efeito sobre o comprimento de onda do máximo de absorção e uma justificativa.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a configuração eletrônica do íon metálico envolvido, pois isso é importante para entender qual transição eletrônica causa a absorção. Titânio neutro tem configuração
. Ao formar
, retiram-se três elétrons e sobra a configuração d:
Como o complexo tem
ligantes em volta do metal, a geometria típica é octaédrica. Em um campo octaédrico, os cinco orbitais
se separam em dois conjuntos com energias diferentes: o conjunto de menor energia chamado
(três orbitais) e o de maior energia chamado
(dois orbitais). A diferença de energia entre esses conjuntos é chamada de divisão de campo cristalino (ou splitting) e denotada por
.
Passo 3
Para um metal d
como
, a transição responsável pela cor (pelo máximo de absorção) é a excitação do elétron de
para
, cuja energia é aproximadamente
. A relação entre a energia da transição e o comprimento de onda é dada por
onde
é a constante de Planck,
é a velocidade da luz e
é o comprimento de onda da luz absorvida. Reorganizando,
Logo, quanto maior for
(ou seja,
), menor será
; e quanto menor
, maior será
.
Passo 4
Agora, compare os ligantes: na série espectroquímica conhecida, que ordena ligantes por sua capacidade de causar divisão
, tem-se, entre outros, que
Em termos simples e intuitivos:
doa densidade eletrônica ao metal de forma mais eficaz (é um doador σ mais forte e menos doador π que
), causando um aumento na separação entre
e
. Portanto, ao substituir
por
, espera-se que
aumente.
Passo 5
Combinando os passos anteriores, a substituição
aumenta
. Pelo passo 3, um aumento em
significa aumento de
da transição
. E pela relação
, um aumento em
provoca uma diminuição de
. Em termos espectrais, isto é um deslocamento para o azul (hipsochromic shift), ou seja, o máximo de absorção passa a ocorrer em comprimentos de onda menores (maior energia).
Passo 6
Para fixar a ideia com um exemplo numérico conceitual, suponha que com
a divisão seja
e o comprimento de onda associado seja
. Se com
a divisão aumenta para
com
, então
Portanto,
diminui. Relaxa: é a mesma lógica que usar uma mola mais rígida — a “separação” energética entre níveis aumenta e você precisa de fótons mais energéticos (menor
) para promover a transição.
Resposta
O comprimento de onda do máximo de absorção diminui (deslocamento para o azul), porque a substituição
aumenta a divisão de níveis
, e como
, maior
implica menor
.