Por que complexos de alto e baixo spin não são observados em: (a) complexos octaédricos d^3 ? (b) complexos quadrado planares d^8 ?

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que não há possibilidade de complexos de alto e baixo spin em complexos octaédricos d^3 e em complexos quadrado planares d^8. Vamos usar a teoria do campo cristalino, comparando a energia de separação de níveis De<a e a energia de emparelhamento P.

Passo 2

No caso de um complexo octaédrico d^3, os três elétrons preenchem primeiro os orbitais t2g antes de qualquer elétron ir para eg. Como o conjunto t2g comporta até seis elétrons, os três ocupam orbitais diferentes em t2g, sem necessidade de emparelhamento extra nem de ocupação em eg. Portanto, seja em campo forte ( De<a>P) ou fraco ( De<a<P), a configuração final é sempre
t2g^3,
com spin total S=tfrac32. Não existe alternativa de configuração de spin.

Passo 3

Para um complexo d^8 em geometria quadrado planar, o diagrama de níveis (do mais baixo para o mais alto) é
dxz,,dyz;<;dxy;<;dz^2;<;dx^2-y^2
Os oito elétrons preenchem completamente os quatro níveis inferiores ( 2+2+2+2=8), deixando o orbital dx^2-y^2 vazio. Qualquer alternativa que colocasse elétrons desemparelhados em dx^2-y^2 em vez de emparelhar em dz^2 custaria a energia de separação De<aSP, que é maior do que a energia de emparelhamento P. Logo, só há uma configuração estável, diamagnética, com spin total S=0.

Resposta

Em complexos octaédricos d^3 a configuração é sempre t2g^3 ( S=tfrac32), e em complexos quadrado planares d^8 a configuração é sempre diamagnética ( S=0). Por isso não se observa alto e baixo spin nesses casos.

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