Porque a maioria dos compostos de metais de transição é colorida? Em quais circunstâncias são incolores?
Passo 1
Então, o enunciado quer saber por que quase todo composto de metal de transição é colorido e em que situações eles ficam incolores. Isso tá dentro de Química Inorgânica, mais precisamente na parte de Teoria do Campo Cristalino (TCC). Para resolver, a gente vai precisar entender como os elétrons nos orbitais d desses metais interagem com os ligantes ao redor e como isso gera absorção de luz visível.
Passo 2
Beleza, vamos entender o porquê da cor:
- Metais de transição têm elétrons nos orbitais d (d¹ até d¹⁰).
- Quando o metal forma um complexo, os ligantes (moléculas ou íons ligados ao metal) “empurram” esses orbitais e fazem eles se dividirem em dois grupos de níveis de energia diferentes. No caso mais comum (geometria octaédrica), a gente chama esses grupos de t₂g e e_g.
- A diferença de energia entre esses dois conjuntos, geralmente chamada de
, corresponde a uma certa frequência de luz:
- Se
cair na faixa de energia da luz visível (que vai de cerca de 1,8 eV a 3,1 eV), o complexo pode absorver uma cor e a gente enxerga a cor complementar. Por exemplo, se absorve luz verde (cerca de 2,2 eV), ele vai parecer magenta/rosado.
Então, resumindo, o composto é colorido porque elétrons d fazem transições entre níveis de energia separados justamente por energia de luz visível.
Passo 3
Agora, quando o complexo fica incolor?
- Se
for muito pequeno (menor que ≃1,8 eV) ou muito grande (maior que ≃3,1 eV), as transições ocorrerão fora do espectro visível (como no UV ou no infravermelho). Aí, na faixa visível, nada é absorvido, e o composto fica transparente/incolor. - Outro caso: se o metal tiver configuração d⁰ (zero elétrons em d) ou d¹⁰ (todos os orbitais d preenchidos), não tem transição d→d possível. Sem essa absorção, também sai incolor. Exemplos: Ti⁴⁺ (d⁰) em TiO₂ e Zn²⁺ (d¹⁰) em ZnSO₄ são incolores.
Resposta
A maioria dos compostos de metais de transição é colorida porque elétrons nos orbitais d absorvem luz na faixa visível ao saltar entre níveis de energia divididos pelos ligantes (diferença
). Eles ficam incolores se essa diferença de energia for fora da faixa visível ou se a configuração eletrônica do metal for d⁰ ou d¹⁰, impossibilitando a transição d→d.