Em quais circunstâncias são formados complexos tetraédricos?
Passo 1
Beleza, então a pergunta é: “Em quais circunstâncias são formados complexos tetraédricos?” Isso cai dentro da Química de Coordenação, mais especificamente na Teoria do Campo Cristalino (TCC) e na escolha de geometria de um complexo de coordenação. Para resolver a questão, a gente vai precisar entender como a configuração eletrônica do íon central, a força dos ligantes e o tamanho/estalagem deles influenciam a escolha entre geometria octaédrica, tetraédrica ou até quadrado-planar.
Passo 2
Antes de tudo, bora lembrar o que é geometria tetraédrica:
- O metal central fica no “meio” de um tetraedro imaginário.
- Ele é cercado por quatro ligantes nos vértices.
Na TCC, quando você coloca ligantes em volta do metal, eles “quebram” a degenerescência dos orbitais d. Em geometria tetraédrica, a divisão energética é outra do que em octaédrico.
Passo 3
Vamos falar de CFSE (Crystal Field Stabilization Energy), ou Estabilização de Campo:
- Em complexo tetraédrico, a divisão dos cinco orbitais d é:
- orbitais
(mais estáveis) - orbitais
(menos estáveis)
- orbitais
- A diferença de energia entre esses conjuntos é chamada
, e vale algo como (onde é o “gap” octaédrico). - Se
for pequeno (ligantes fracos) e/ou o metal tiver configuração eletrônica tal que a CFSE seja pequena ou zero, o tetraédrico pode ser mais favorável (pra diminuir repulsão eletrônica, estabilizar a molécula etc.).
Passo 4
Configurações eletrônicas chave:
- Metais d⁰ ou d¹⁰
- CFSE em tetraédrico fica zerado (não há ganho energético grande em ir pro octaédrico), então preferem a geometria tetraédrica por razões estéricas e entálpicas – menos ligantes e ligações mais curtas.
- Metais com CFSE baixa em tetraédrico
- Se
é muito pequeno (ligantes fracos tipo , ), a “economia” de energia em montar octaedro não compensa as repulsões extra e trocas de ligand-ligand.
- Se
- Ligantes volumosos (estericamente grandes)
- Quando o ligante ocupa muito espaço, encaixar 6 em volta do metal (octaédrico) fica apertado. Quatro num tetraedro dá menos repulsão.
- Estados de oxidação e tamanho do metal
- Íons maiores e/ou baixos estados de oxidação permitem coordenação de apenas 4 ligantes com força suficiente, favorecendo tetraedro.
Passo 5
Resumindo a teoria na prática:
- Se o metal tem d⁰ ou d¹⁰ (“CFSE zero”), tende a tetraédrico.
- Se os ligantes forem fracos (pequana
), o tetraedro “sai na frente”. - Se os ligantes forem grandes (estericamente volumosos), também rola tetraédrico.
- Metais grandes e/ou baixos estados de oxidação evitam sobrecarregar a esfera de coordenação.
Resposta
Complexos tetraédricos aparecem principalmente quando:
- O íon central tem configuração d⁰ ou d¹⁰ (CFSE ≃ 0).
- Os ligantes são fracos (pequeno
), tipo haletos. - Os ligantes são grandes e causam repulsão estericamente, atrapalhando um octaedro.
- O metal é grande ou em baixo estado de oxidação, só “aguenta” quatro parceiros confortavelmente.