Um estudo foi realizado com complexos carbonílicos de Ni , Co e Fe e dentre os resultados encontrados estão as frequências de estiramento (vCO) e comprimento da ligação
, compilados na tabela abaixo (Adaptado de Montgomery, C. D. Journal of Chemical Education (2007) 81, 1, 102-105). Lembrando que vCO está relacionada com a força da ligação carbono-oxigênio, ou seja, quanto maior o valor em
maior é a força dessa ligação, responda (Ni: [Ar]
e Fe: [Ar]
):
Complexo | vCO / cm | |
---|---|---|
|
2098 | Comprimento da ligação C-O /
|
|
1980 | 1,161 |
|
1847 | 1,183 |
Coloque em ordem crescente a força da ligação metal-CO nos complexos acima.
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente colocar em ordem crescente a força da ligação metal–CO em três complexos:
- Ni(CO)₄ (νCO = 2098 cm⁻¹)
- [Co(CO)₄]⁻ (νCO = 1980 cm⁻¹, C–O = 1,161 Å)
- [Fe(CO)₄]²⁻ (νCO = 1847 cm⁻¹, C–O = 1,183 Å)
Conteúdo: química de coordenação, especificamente o efeito do backbonding metal → CO.
O que precisamos: entender como a frequência de estiramento νCO e o comprimento da ligação C–O se relacionam com a força da ligação M–CO.
O que precisamos: entender como a frequência de estiramento νCO e o comprimento da ligação C–O se relacionam com a força da ligação M–CO.
Passo 2
Antes de tudo, lembra do modelo simplificado de mola (Lei de Hooke) para uma ligação química:
onde
-
é a constante elástica (força da ligação), -
é a massa reduzida, -
é a velocidade da luz.
Quanto maior
, maior é
. No CO livre, essa ligação é bem forte, mas num carbonilometal, o metal dá elétrons para o CO (
-backbonding), enfraquecendo o C–O, diminuindo
e, portanto,
.
Passo 3
Então, a lógica é:
- νCO maior → C–O mais forte → backbonding menor → ligação M–CO mais fraca.
- νCO menor → C–O mais fraco → backbonding maior → ligação M–CO mais forte.
Passo 4
Vamos olhar os valores de νCO:
- Ni(CO)₄: 2098 cm⁻¹ (maior ν) → menor backbonding → ligação M–CO mais fraca.
- [Co(CO)₄]⁻: 1980 cm⁻¹ → backbonding intermediário → força intermediária.
- [Fe(CO)₄]²⁻: 1847 cm⁻¹ (menor ν) → backbonding maior → ligação M–CO mais forte.
Resposta
Ordem crescente da força da ligação M–CO: