O íon complexo tetraédrico
é um complexo de spin alto. Descreva a ligação em termos de:
Teoria de campo cristalino.
Teoria de campo cristalino.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente descrever a ligação no tetraedro [CoCl₄]²⁻ usando Teoria de Campo Cristalino (CFT). O conteúdo aqui é: geometria tetraédrica, separação dos orbitais d em campo cristalino, força de campo do Cl⁻ e como isso afeta o emparelhamento e o tipo de ligação. Vamos precisar do diagrama de níveis d, saber que Cl⁻ é ligandinho fraco e lembrar que, no tetraédrico, a separação Δₜ é menor que no octaédrico.
Passo 2
Primeiro, geometria tetraédrica + diagrama de níveis d:
- Num tetraedro, o metal tem 4 ligantes nos vértices.
- Os orbitais d se “quebram” em dois grupos:
- e (dz², dx²–y²) fica mais baixo
- t₂ (dxy, dxz, dyz) fica mais alto
Em LaTeX:
e o diagrama é assim (vertical = energia):
t₂ ↑
—————
e ↓
t₂ ↑
—————
e ↓
Passo 3
Agora, a força de campo do Cl⁻ é fraca, ou seja, Δₜ é bem pequeno. Isso faz com que os elétrons prefiram ocupar todos os orbitais disponíveis antes de se emparelhar (configuração high-spin). Em suma:
- Cl⁻ → fraco → Δₜ pequeno → high-spin
- Δₜ ≈ 4/9 Δ₀ (bem menor que no octaédrico).
Passo 4
O Co²⁺ tem configuração d⁷. Num campo tetraédrico high-spin, a gente coloca 7 elétrons assim:
- Preenche primeiro os 2 orbitais e com 4 elétrons (2 em cada, porque são mais baixos).
- Os 3 elétrons restantes vão cada um em um orbital t₂ (sem emparelhar).
Resultado:
- e: 4 elétrons (cheio)
- t₂: 3 elétrons (cada um num orbital)
Ou seja, 3 elétrons desemparelhados → spin alto.
Passo 5
Ligação em CFT é vista só como interação eletrostática (puro campo de cargas). Então em [CoCl₄]²⁻:
- Não tem π-backbonding relevante (Cl⁻ é fraco e não aceita bem elétrons).
- É basicamente doação σ do par não-ligante do Cl⁻ para as orbitais vazias de Co²⁺.
- O caráter é quase todo iônico, com pequena polarização.
Resposta
Em termos de CFT, [CoCl₄]²⁻ é um tetraedro com os orbitais d divididos em e (mais baixos) e t₂ (mais altos), Δₜ pequeno (Cl⁻ fraco), levando a configuração high-spin d⁷ (e⁴ t₂³, 3 elétrons desemparelhados). A ligação é essencialmente iônica, via doação σ de Cl⁻ para Co²⁺, sem π-backbonding significativo.