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)
  • 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:
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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:
  1. O íon central tem configuração d⁰ ou d¹⁰ (CFSE ≃ 0).
  2. Os ligantes são fracos (pequeno ), tipo haletos.
  3. Os ligantes são grandes e causam repulsão estericamente, atrapalhando um octaedro.
  4. O metal é grande ou em baixo estado de oxidação, só “aguenta” quatro parceiros confortavelmente.

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