Determine a configuração (na forma
ou
, conforme for apropriado), o número de elétrons desemparelhados e a energía de estabilização do campo ligante em múltiplos de \[Delta_{\mathrm{O}}) ou \[Delta_{\mathrm{T}}) para cada um dos seguintes complexos, usando a série espectroquímica para decidir, quando necessário, quais são de campo forte e quais são de campo fraco:
^{3+}$]
Passo 1
O enunciado pede, para o complexo
: (1) a configuração eletrônica nos orbitais degenerados do campo (na forma
se for octaédrico, ou
se for tetraédrico), (2) o número de elétrons desemparelhados e (3) a energia de estabilização do campo ligante (CFSE) em múltiplos de
ou
. Informações relevantes dadas pelo enunciado: complexos com seis ligantes (hexaaquilo/hexammine) normalmente formam geometria octaédrica; o ligante é
.
Passo 2
Determinar o estado de oxidação de Cr e o número de elétrons
.
- O complexo é eletricamente
. Cada é neutro, então o cromo deve estar em estado de oxidação . - Configuração eletrônica do Cr neutro:
. - Ao formar
removem-se três elétrons (primeiro o , depois dois do ), resta-se
- Conclusão: há
elétrons no subnível , ou seja, configurações a montar com .
Passo 3
Geometria e separação orbital (conceitos básicos do campo cristalino que usamos aqui).
- Hexa-ligação (
ligantes) normalmente implica geometria octaédrica. Então usamos a notação octaédrica (nível inferior) e (nível superior). - Em um campo octaédrico, a separação entre os dois conjuntos é
. Para conservar o centro de gravidade: - cada elétron em
contribui energeticamente (estabilização), - cada elétron em
contribui (desestabilização).
- cada elétron em
- O ligante
na série espectroquímica é moderadamente forte (está acima da água), isto é, tende a ser campo médio/forte; para muitos d-contagens isso poderia forçar emparelhamento. Entretanto, para o emparelhamento não é necessário para preencher (ver próximo passo) — logo, a distinção campo-fraco / campo-forte não altera a configuração eletrônica final neste caso.
Passo 4
Como preencher os elétrons em
num campo octaédrico (regras de Hund e energia).
- Temos
elétrons . Em um campo octaédrico começamos a preencher primeiro os orbitais de menor energia ( ). - Pela regra de Hund (maximizar spins paralelos sem emparelhar se não for necessário energeticamente), colocamos um elétron em cada uma das três orbitais
antes de começar a emparelhar. - Assim, a configuração eletrônica nos orbitais do campo é
- Observação: isso vale tanto para campo fraco quanto para campo forte, porque com apenas
elétrons não há escolha entre colocar elétrons em ou emparelhar em — os três ocupam os três disponíveis com spins paralelos.
Passo 5
Cálculo da energia de estabilização do campo ligante (CFSE) em múltiplos de
.
- Cada elétron em
dá . - Com
elétrons em : - Não há energia extra de emparelhamento a considerar (para comparar com a configuração hipotética sem campo), porque nenhum dos três elétrons está emparelhado em termos adicionais — cada um ocupa orbital distinto
. Portanto, a CFSE total é somente .
Passo 6
Contagem de elétrons desemparelhados.
- Na configuração
cada um dos três elétrons ocupa um orbital diferente com spins paralelos (regra de Hund), logo há exatamente
elétrons desemparelhados.
Passo 7
Recapitulando o papel da série espectroquímica e por que não muda o resultado aqui.
- Mesmo que
seja um ligante de campo relativamente forte, para não existe um estado “alto” versus “baixo” que altere a distribuição eletrônica: ambos conduzem a . - A diferença entre campo forte e fraco aparece quando há escolha entre emparelhar elétrons em níveis inferiores ou colocá-los em níveis superiores; isso não ocorre para
.