O íon complexo tetraédrico
é um complexo de spin alto. Descreva a ligação em termos de:
Teoria de orbitais moleculares.
Teoria de orbitais moleculares.
Passo 1
Beleza, temos o íon complexo tetraédrico
, que é de spin alto. O conteúdo que vamos usar é a Teoria de Orbitais Moleculares (TOM): vamos precisar da geometria tetraédrica, dos orbitais atômicos do Co (3d, 4s, 4p), dos orbitais de doação dos ligantes Cl⁻ (orbitais p apontando pro metal) e das regras de simetria (grupos de orbitais equivalentes, SALCs).
Passo 2
Primeiro, lembra que em geometria tetraédrica (grupo de ponto T_d) cada Cl⁻ contribui com um orbital 3p voltado pra Co. Essas quatro 3p dos Cl formam combinações simétricas — os chamados SALCs (Symmetry Adapted Linear Combinations) — que se dividem em dois tipos de simetria irreduzível:
• a₁ (um orbital)
• t₂ (três orbitais)
• a₁ (um orbital)
• t₂ (três orbitais)
Passo 3
Agora olha os orbitais do Co:
• 4s tem simetria a₁
• 4p se transforma como t₂
• 3d se separa em dois conjuntos:
– e (dois orbitais: e
)
– t₂ (três orbitais: )
• 4s tem simetria a₁
• 4p se transforma como t₂
• 3d se separa em dois conjuntos:
– e (dois orbitais:
– t₂ (três orbitais:
Passo 4
A gente cruza SALCs dos Cl com os AOs do Co que têm a mesma simetria:
- SALC (a₁) + Co 4s(a₁) → dois MOs: um de ligação (mais baixo) e seu antissocial de ant ligação (mais alto).
- SALCs (t₂) + Co 4p(t₂) + Co 3d t₂ → MOs de ligação (baixo), nãolicantes (intermediário, híbrido p–d) e antissocial de ant ligação (alto).
- Co 3d e (dois orbitais) não têm SALC correspondente, então ficam completamente nãolicantes.
Passo 5
Esquematicamente o diagrama de níveis (de baixo para cima) fica:
– a₁ (ligação)
– t₂ (ligação)
– e (não ligante, puro d do Co)
– t₂* (antiligação, maior caráter d do Co)
– a₁* (antiligação, caráter 4s puro; bem alto, pouco ocupado)
– a₁ (ligação)
– t₂ (ligação)
– e (não ligante, puro d do Co)
– t₂* (antiligação, maior caráter d do Co)
– a₁* (antiligação, caráter 4s puro; bem alto, pouco ocupado)
Passo 6
O Co(II) em
tem configuração d⁷. Se a gente for preencher:
- Preenche primeiro os MOs de ligação (a₁ e t₂ de ligação).
- Depois entra nos MOs não ligantes e (dois orbitais → até 4 elétrons).
- Sobram elétrons para colocar nos antissociais t₂*, mas a separação Δ_t entre e e t₂* é pequena (Cl⁻ é doador fraco), então cada elétron que entrar em t₂* tende a ficar desemparelhado → complexo de spin alto.
Resposta
A ligação em
é descrita assim na TOM: sabe-se que as quatro orbitais p dos Cl formam SALCs de simetria a₁ e t₂, que interagem com os orbitais 4s(a₁), 4p(t₂) e 3d(t₂) do Co para gerar MOs de ligação e antissociais. Os orbitais d(e) do Co não interagem e ficam não ligantes. A pequena diferença de energia entre os níveis não ligantes e antissociais (Δ_t) faz com que os elétrons do Co²⁺ (d⁷) ocupem o t₂* com três elétrons desemparelhados, caracterizando o complexo como spin alto.