Quais dos dois compostos isoeletrônicos,
ou
tem a maior frequência de estiramento CO ? Por quê? Faça a contagem de elétrons compartilhados e responda qual segue a regra dos 18 elétrons.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras: (1) identificar qual dos dois compostos isoeletrônicos —
ou
— tem a maior frequência de estiramento
; (2) fazer a contagem dos elétrons compartilhados (electron counting) para cada complexo e dizer qual deles segue a regra dos 18 elétrons.
Informações dadas/implícitas que vamos usar: cada complexo tem seis ligantes ; o segundo complexo tem carga
; os ligantes
são, no tratamento usual, do tipo L (doadores neutros, 2 elétrons cada).
Informações dadas/implícitas que vamos usar: cada complexo tem seis ligantes
Passo 2
Explicando o que significa “contagem de elétrons compartilhados” aqui (aula rápida e direta): usamos o método covalente/neutro em que contabilizamos
- os elétrons de valência do metal (igual ao seu número de grupo na Tabela Periódica),
- os elétrons doados pelos ligantes do tipo L (cada
doa elétrons), - e a carga do complexo (se for negativa, somamos elétrons extras; se positiva, subtraímos).
Essa soma nos dá o número total de elétrons de valência compartilhados (o chamado total de elétrons do complexo), que comparamos com a “regra dos 18 elétrons”.
Passo 3
Identificando os números de grupo (elétrons de valência do metal) e aplicando a regra:
- Cromo:
é do grupo . Logo os elétrons de valência do metal são . - Vanádio:
é do grupo . Logo os elétrons de valência do metal são .
Cadadoa elétrons, e temos ligantes , ou seja elétrons vindos dos ligantes.
Passo 4
Fazendo as contas concretas (colocando tudo em fórmulas e explicando cada termo):
- Para
: total de elétrons = elétrons do metal elétrons dos ligantes carga. Aqui a carga é (complexo neutro). - Para
: atenção à carga . No método usado, um complexo com carga tem um elétron extra no total, então: (Coloquei porque a carga significa que há um elétron a mais no conjunto.)
Passo 5
Interpretação dos resultados da contagem:
- Ambos os complexos têm total de
elétrons segundo o método mostrado. Portanto, ambos seguem a regra dos 18 elétrons.
Vou agora explicar por que essa contagem importa para a frequência de estiramento.
Passo 6
Teoria didática sobre o estiramento
e o papel do retrodoação (backbonding):
- O ligante
se liga ao metal por duas interações principais: doação do par lone pair do carbono para o metal ( -doação) e retrodoação do metal para orbitais do ( -backbonding, do metal para o ligante). - A frequência de estiramento
no infravermelho depende da força da ligação C–O: mais elétrons em orbitais do (ou seja, mais backbonding) enfraquecem a ligação C–O e reduzem . Menos backbonding → ligação C–O mais forte → maior. - Logo, quem tem maior densidade eletrônica disponível para doar para os orbitais
do fará mais backbonding e terá frequências menores.
Passo 7
Aplicando isso aos nossos complexos (comparação prática, passo a passo):
- Ambos os metais, depois da contagem, têm efetivamente configurações d que dão
elétrons d (pois tem d^6 e também resulta em d^6). Mas atenção: o complexo é formalmente mais rico em elétrons (tem carga negativa global), o que aumenta a densidade eletrônica disponível para retrodoação para os orbitais do CO. Em termos simples: o ânion tem um elétron extra no conjunto e, portanto, tende a retrodoar mais ao do que o neutro . - Consequência:
realizará maior -backbonding para os ligantes , enfraquecendo as ligações C–O e reduzindo a frequência de estiramento . O , sendo relativamente menos doador (sem carga negativa), fará menos backbonding e, portanto, exibirá uma frequência mais alta.
Passo 8
Resumo conceitual e resposta final lógica (curto e firme): o composto com maior frequência de estiramento
é aquele que faz menos retrodoação para os ligantes
; entre os dois, o neutro
faz menos backbonding que o ânion
, logo
tem a maior
.
Resposta
Contagem de elétrons compartilhados:
Ambos seguem a regra dos 18 elétrons.