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:
]
Passo 1
O enunciado pede: para o complexo
determinar (1) a configuração eletrônica nos orbitais d na forma
(ou outra forma apropriada), (2) o número de elétrons desemparelhados e (3) a energia de estabilização do campo ligante (LFSE) expressa em múltiplos de
ou
. Também devo decidir, usando a série espectroquímica, se o complexo é de campo forte ou fraco. Informação dada: o complexo é
(seis ligantes CO ao redor de W).
Passo 2
Determinar o estado de oxidação do tungstênio e o número de elétrons d disponíveis.
- CO é um ligante neutro (ligante L-type), então cada CO carrega carga
. Como o complexo é neutro, a carga do W também é . - Portanto o estado de oxidação de W é
. - A configuração eletrônica do átomo neutro de tungstênio (em notação condensada) é
- Contando os elétrons d+s relevantes para química de coordenação:
fornece elétrons de valência de metal, logo o número de elétrons d efetivos para W no estado é (d ).
Passo 3
Determinar a geometria e o padrão de separação dos níveis d.
- Com seis ligantes ao redor do metal, a geometria usual é octaédrica.
- Em um campo octaédrico os cinco orbitais d se dividem em dois conjuntos:
(três orbitais) mais baixos em energia e (dois orbitais) mais altos, separados por uma energia de separação . - Relativamente ao centro de gravidade (barycenter) da energia d, as energias são:
Esses coeficientes vêm da conservação da energia total dos cinco orbitais.
Passo 4
Decidir se CO é campo forte ou fraco usando a série espectroquímica e as consequências para emparelhamento.
- A série espectroquímica coloca
como um dos ligantes de campo mais forte (é forte doador e bom aceitador , estabiliza fortemente e aumenta ). - Com
sendo ligante de campo forte, espera-se emparelhamento dos elétrons no estado d quando energeticamente favorável → complexo de spin baixo (low-spin). - Para um metal d
em campo octaédrico forte, a distribuição que minimiza energia coloca os 6 elétrons nos orbitais antes de ocupar . Assim a configuração eletrônica é
Passo 5
Contar elétrons desemparelhados e estado magnético.
- Em
todos os três orbitais estão preenchidos com pares de elétrons. Logo não há elétrons desemparelhados. - Número de elétrons desemparelhados:
. O complexo é diamagnético.
Passo 6
Calcular a energia de estabilização do campo ligante (LFSE) relativa ao baricentro.
- Usamos a fórmula
onde
é o número de elétrons em
e
é o número em
.
- Substituindo
e :
- Interpretação: o conjunto d está estabilizado por
em relação ao baricentro dos orbitais d. - Observação adicional útil na prova:
obedece à regra dos 18 elétrons: W(0) tem 6 elétrons mais elétrons doadores de ligante elétrons, explicando a estabilidade do complexo.
Resposta
Complexo de campo forte (CO é ligante de campo forte, spin baixo)