Os complexos \left[\mathrm{Pt}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\right]^{2+} e \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2+} possui qual geometria preferencial de acordo com a TCC?

Passo 1

O enunciado pede: para os complexos \left[\mathrm{Pt}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\right]^{2+} e \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2+} indicar qual a geometria preferencial segundo a Teoria do Campo Cristalino (TCC).
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
  • Primeiro complexo: \left[\mathrm{Pt}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\right]^{2+} (Pt com quatro ligantes \mathrm{NH}_3, carga total 2+).
  • Segundo complexo: \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2+} (Zn com quatro ligantes \mathrm{Cl}^{-}, carga total indicada 2+).
Observação importante (não é pergunta): a carga indicada em \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2+} parece incomum/errada na química comum, porque quatro cloretos cada um com carga -1 normalmente dariam um anião \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2-}. Vou avisar isso e seguir a hipótese mais razoável na resolução abaixo.

Passo 2

Determinar estados de oxidação e contagem eletrônica d para cada metal (pegando os sinais de ligantes e cargas do enunciado quando possível).
  • Para \left[\mathrm{Pt}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\right]^{2+}: \mathrm{NH}_3 é ligante neutro, logo a carga 2+ vem do metal. Estado de oxidação do Pt é +2. Pt em +2 tem configuração eletrônica d: \text{Pt}^{2+}:\\ d^8.
  • Para \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2+}: aqui há uma inconsistência óbvia: se cada \mathrm{Cl} tem carga -1, quatro \mathrm{Cl}^{-} somam -4, então para o complexo ter carga +2 o metal teria de ser +6, o que é quimicamente implausível para Zn. Portanto eu não tenho certeza da carga escrita. A forma correta e comum é \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2-}, com \mathrm{Zn}^{2+} e quatro \mathrm{Cl}^{-}. Vou assumir essa forma plausível; assim: \text{Zn}^{2+}:\\ d^{10}.
(Se o enunciado realmente exigisse o raro \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2+}, não haveria como obter um Zn estável com esse estado sem informação extra; por isso adotei a correção mais razoável.)

Passo 3

Breve aula-resumo e regras úteis da TCC para escolher geometria em complexos 4-coordenados.
  • Em coordenação 4 aparecem basicamente duas geometrias possíveis: tetraédrica e quadrado planar. A escolha depende de fatores eletrônicos e de energia:
    • A TCC compara a estabilização eletrônica (CFSE, crystal field stabilization energy) obtida por distribuir os elétrons nos orbitais d separados pela interação com os ligantes, contra o custo de emparelhamento de elétrons e outras energias.
    • Grandezas importantes:
      • \Delta_o: separação entre conjuntos no campo octaédrico (usada como referência).
      • \Delta_t: separação no campo tetraédrico. Relação prática: \Delta_t \approx \tfrac{4}{9}\Delta_o (logo \Delta_t é significativamente menor que \Delta_o).
      • Emparelhamento ( P): energia necessária para emparelhar dois elétrons no mesmo orbital.
  • Regra prática muito usada:
    • Complexos com metal d^8 frequentemente favorecem geometria quadrado planar (ex.: Pt(II), Pd(II), Ni(II)) porque a divisão dos níveis em quadrado planar dá grande estabilização eletrônica quando há oito elétrons.
    • Complexos com metal d^{10} não ganham CFSE ao mudar a geometria (CFSE aproximado zero), então a geometria é guiada por fatores estéricos/térmicos e pela natureza dos ligantes; haletos (ligantes fracos, volumosos) frequentemente dão tetraédrica para Zn(II).

Passo 4

Aplicando a TCC ao primeiro caso \left[\mathrm{Pt}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\right]^{2+} ( \text{Pt}^{2+},\\ d^8).
  • Intuição via níveis:
    • Em um campo octaédrico os níveis dão uma CFSE negativa para d^8 (baixo valor), mas quando o complexo é reduzido a quatro coordenado, a divisão em quadrado planar eleva muito o orbital de mais alta energia (o {d_{x^2-y^2}}) ficando vazio, e os oito elétrons ocupam orbitais mais estabilizados — isto dá grande ganho energético para d^8.
  • Cálculo heurístico comparativo (apenas para ver ordem de grandeza, sem necessidade de máquina):
    • Em tetraédrico a separação é pequena ( \Delta_t), logo a CFSE para d^8 em tetraédrico é relativamente pequena em módulo (fraca estabilização).
    • Em quadrado planar a separação efetiva dos níveis é grande e o arranjo eletrônico para d^8 resulta em grande estabilização (menor energia total).
  • Resultado físico e experimental conhecido: Pt(II) com ligantes neutros como \mathrm{NH}_3 forma complexos 4-coordenados preferencialmente quadrado planares (ex.: espécies análogas, química do Pt(II), compostos como \mathrm{[PtCl_4]^{2-}} e complexos de Pt(II) são quadrado plangares). Portanto a TCC prevê e a prática confirma geometria quadrado planar para \left[\mathrm{Pt}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\right]^{2+}.

Passo 5

Aplicando a TCC ao segundo caso assumido \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2-} ( \text{Zn}^{2+},\\ d^{10}).
  • CFSE eletrônica:
    • Para d^{10} tanto em campo octaédrico quanto tetraédrico (ou quadrado planar) a CFSE eletrônica líquida é aproximadamente zero, porque todos os orbitais d ficam preenchidos e os termos positivas e negativas se cancelam. Em símbolos: \text{CFSE}(d^{10}) \approx 0.
    • Assim, não existe um forte impulso eletrostático da TCC favorecendo uma geometria eletronicamente em detrimento de outra.
  • Outros fatores que decidem a geometria quando CFSE \approx 0:
    • Natureza dos ligantes: haletos ( \mathrm{Cl}^{-}) são ligantes fracos que tendem a favorecer geometria tetraédrica (mais espaço entre ligantes, menos repulsão ligante–ligante) em centros d^{10}.
    • Questões estéricas e empacotamento também favorecem frequentemente tetraédrico para Zn(II) com quatro haletos.
  • Exemplo experimental clássico: o ânion \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2-} (quando presente em sais) é tetraédrico. Portanto a geometria preferencial para Zn(II) com quatro cloretos é tetraédrica.

Passo 6

Resumo didático e como lembrar na prova (dicas rápidas):
  • Regra de bolso: metal d^8 + coordenação 4 → pensar “quadrado planar” (Pt(II), Pd(II), Ni(II) clássicos). Justificativa: grande ganho de energia de campo no arranjo quadrado planar para d^8.
  • Metal d^{10} → CFSE não orienta; se os ligantes são haletos fracos/bulky, pense “tetraédrico” (ex.: Zn(II), Cu(I) em d^{10} frequentemente tetraédricos).
  • Se em prova quiser justificar numericamente: calcule CFSE aproximada para octaédrico/tetraédrico e compare; para d^8 a diferença muitas vezes favorece quadrado planar; para d^{10} CFSE ≈ 0.

Resposta

\left[\mathrm{Pt}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\right]^{2+}: quadrado planar\n \left[\mathrm{ZnCl}_{4}\right]^{2-} (assumindo a correção de carga): tetraédrico

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