- O que ocorre com os orbitais d quando submetidos a um campo octaédrico? Porque isto acontece?
Passo 1
O enunciado pergunta o que acontece com os cinco orbitais
de um metal quando ele é colocado num conjunto de seis ligantes que formam um campo octaédrico. O assunto aqui é a Teoria do Campo Cristalino, e vamos usar a ideia de como a disposição geométrica dos ligantes afeta a energia dos orbitais
.
Passo 2
Num íon metálico isolado (campo esférico), os cinco orbitais
são todos degenerados, ou seja, têm a mesma energia. Em notação, poderíamos chamar essa energia comum de
.
Num arranjo octaédrico, os ligantes se posicionam ao longo dos eixos ,
e
. Os orbitais
que apontam diretamente para esses ligantes sofrerão maior repulsão electrónico (coulombiana) e, portanto, terão sua energia elevada em relação ao caso degenerado.
Num arranjo octaédrico, os ligantes se posicionam ao longo dos eixos
Passo 3
Por causa dessa geometria, os cinco orbitais
“quebram” em dois conjuntos com energias diferentes:
Os
apontam diretamente para os ligantes e, assim, sobem em energia; os
estão entre os ligantes e sofrem menos repulsão, então descem em energia.
Passo 4
A diferença de energia entre esses dois conjuntos é chamada de
. Tomando como referência o nível médio dos cinco orbitais (bari
centro), temos:
É esse “gap”
que determina a cor dos complexos de metais de transição e seu comportamento magnético.
Resposta
Quando submetidos a um campo octaédrico, os cinco orbitais
deixam de ser degenerados e se dividem em dois grupos:
(três orbitais) de menor energia,
(dois orbitais) de maior energia.
Isso acontece porque os orbitais que apontam diretamente para os ligantes ( ) sofrem maior repulsão eletrônica, enquanto os demais (
) ficam entre os ligantes e sofrem menos repulsão. A separação energética é
.
Isso acontece porque os orbitais que apontam diretamente para os ligantes (