O íon complexo tetraédrico [CoCl4]^2- é um complexo de spin alto. Descreva a ligação em termos de:
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:
De
e o diagrama é assim (vertical = energia):
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:
  1. Preenche primeiro os 2 orbitais e com 4 elétrons (2 em cada, porque são mais baixos).
  2. 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.

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