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:
  1. Como eles se formam?
  2. Qual a ordem de energias dos orbitais d nesse arranjo?
  3. 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
  1. Imagine um complexo octaédrico ML₆ (seis ligantes).
  2. Se dois ligantes no eixo z se afastam muito (ou somem), sobra só um “plano” de quatro ligantes nos eixos x e y.
  3. 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.
  4. 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:
dx^2-y^2 ;>; dxy ;>; dz^2 ;>; dxz = dyz
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:
  • 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

  1. Complexos quadrado-planares aparecem quando um octaédrico perde os dois ligantes do eixo z e adota hibridização dsp².
  2. Ordem de energia:
dx^2-y^2 ;>; dxy ;>; dz^2 ;>; dxz=dyz
  1. 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.

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