Como os complexos quadrado planares são formados? Qual a ordem das energias dos orbitais d nesse tipo de complexo? Qual a configuração dos orbitais d é comumente observada nesses complexos? Explique sua resposta.
Passo 1
Beleza, o enunciado quer três coisas sobre complexos quadrado-planares:
- Como eles se formam?
- Qual a ordem de energias dos orbitais d nesse arranjo?
- Qual configuração eletrônica d é mais comum?
Conteúdo que vamos usar: teoria do campo cristalino (CFT) aplicada a geometria quadrado-planar e noções de hibridização (dsp²). Não pressupõe que você saiba nada – vamos do zero.
Passo 2
Formação do complexo quadrado-planar
- Imagine um complexo octaédrico ML₆ (seis ligantes).
- Se dois ligantes no eixo z se afastam muito (ou somem), sobra só um “plano” de quatro ligantes nos eixos x e y.
- Nesse caso o metal costuma usar uma hibridização dsp²:
- Um orbital d (geralmente o d_{x²–y²}),
- Um orbital s,
- Dois orbitais p (px e py),
se combinam para formar quatro orbitais híbridos no mesmo plano.
- Esses híbridos se sobrepõem com os ligantes formando o complexo quadrado-planar ML₄.
Passo 3
Ordem de energias dos orbitais d
Na CFT, o arranjo dos ligantes no plano x–y afeta cada orbital d diferente. De modo geral o diagrama de energia (do mais alto para o mais baixo) fica assim:
Na CFT, o arranjo dos ligantes no plano x–y afeta cada orbital d diferente. De modo geral o diagrama de energia (do mais alto para o mais baixo) fica assim:
Por quê?
- d_{x²–y²} aponta diretamente pras posições dos quatro ligantes → maior repulsão → mais energético.
- d_{xy} também fica no plano, mas entre eixos → repulsão menor que d_{x²–y²}.
- d_{z²} tem um “anel” no plano e dois lóbulos no eixo z (sem ligantes) → energia intermediária.
- d_{xz}, d_{yz} quase não sofrem repulsão (ligantes no plano xy), então ficam mais baixos e degenerados.
Passo 4
Configuração d mais comum
Nos quadrado-planares fortes, o gap entre d_{x²–y²} e os demais é grande. A configuração que mais estabiliza esse arranjo é d⁸, porque:
Nos quadrado-planares fortes, o gap entre d_{x²–y²} e os demais é grande. A configuração que mais estabiliza esse arranjo é d⁸, porque:
- Os 8 elétrons d preenchem todos os orbitais abaixo de d_{x²–y²}, deixando-o vazio,
- Isso evita colocar elétrons no orbital mais energético e garante máxima estabilização.
Exemplos clássicos: [Ni(CN)₄]²⁻, [PdCl₄]²⁻, [PtCl₄]²⁻ são d⁸ e quadrado-planares.
Resposta
- Complexos quadrado-planares aparecem quando um octaédrico perde os dois ligantes do eixo z e adota hibridização dsp².
- Ordem de energia:
- A configuração d mais comum é d⁸, pois preenche todos os orbitais mais baixos e deixa vazio o d_{x²–y²}, o de maior energia.