Preveja o número de ligações metal-metal no composto
quando
ou Mn .
Passo 1
O enunciado pede que eu preveja o número de ligações metal–metal no composto
quando
ou
.
Informações dadas (explícitas ou implícitas) que vou usar:
Informações dadas (explícitas ou implícitas) que vou usar:
- A fórmula do complexo é
. - Existem
ligantes (assumo todos terminais) e ligantes - que ligam os dois metais (pontes ). - Os metais são átomos neutros
(assumo estado de oxidação típico em carbonilas metálicas neutras). - A pergunta é quantas ligações metal–metal (ordem de ligação inteira: 1, 2, 3, …) existem para cada metal escolhido.
Passo 2
Estratégia de resolução (a ideia que vamos aplicar, explicada com calma):
Vou usar contagem eletrônica por metal e a regra dos elétrons para prever a ordem de ligação metal–metal. A lógica é:
Vou usar contagem eletrônica por metal e a regra dos
- Cada metal tem um certo número de elétrons de valência livres (igual ao seu número do grupo na tabela periódica: V
5, Cr 6, Mn 7). - Os ligantes doam elétrons ao metal; somando elétrons de valência do metal + elétrons doados pelos ligantes dá um total parcial por metal.
- Para atingir a configuração estável (aqui usamos a regra empírica dos
elétrons), os elétrons faltantes são fornecidos pelas ligações metal–metal. Cada par de elétrons de ligação M–M (ou seja, cada ligação simples entre os metais) contribui com elétron para cada metal (pois o par ligado é compartilhado entre os dois metais). - Portanto, a ordem de ligação M–M necessária para completar
elétrons por metal é
Vou detalhar como contar os elétrons doados pelos ligantes, que é o ponto que costuma confundir.
Passo 3
Como contar os elétrons doados pelos ligantes (explicação didática):
- Cada CO terminal doa
elétrons para o metal a que está ligado (ligante L tipo 2-elétron). Se o CO é terminal, esses elétrons ficam inteiros para o metal em questão. - Um ligante
-L (ligante que faz ponte entre dois metais) normalmente doa, no total, elétrons ao fragmento metal–metal; esses elétrons são compartilhados entre os dois metais. Assim, se um ligante é , ele geralmente dá elétron efetivo a cada metal (porque os elétrons totais se dividem entre os dois centros).
Aplicando isso ao nosso complexo: - Há
CO, então por metal há CO terminais: contribuição por metal dos CO elétrons. - Há
ligantes - . Cada - doa elétrons no total ao par de metais, então as duas pontes somam elétrons para o par; por metal isso corresponde a elétrons. - Logo, a contribuição total dos ligantes por metal é
Passo 4
Relembre os elétrons de valência dos metais (explicando de onde vem o número):
- Para contar os elétrons de valência dos metais livres eu uso o número do grupo da Tabela Periódica:
- Vanádio:
é do grupo então tem elétrons de valência (configuração aproximada ). Escrevo . - Cromo:
é do grupo : . - Manganês:
é do grupo : .
- Vanádio:
Passo 5
Fórmula que vamos usar (explicando cada termo):
Onde:
-
é o número de elétrons de valência do átomo metálico (V, Cr ou Mn). -
é o total de elétrons doados ao metal pelos ligantes ligados a esse metal (já calculado no Passo 3 como ).
Passo 6
Aplicação da fórmula para
(detalhando contas passo a passo):
-
. - Elétrons dos ligantes por metal
. - Portanto
Interpretação: são necessárias
ligações (ou seja, ordem de ligação
, tipicamente uma ligação tripla metal–metal) para que cada vanádio alcance
elétrons.
Passo 7
Aplicação da fórmula para
:
-
. - Elétrons dos ligantes por metal
. - Portanto
Interpretação: ordem de ligação
(uma ligação dupla Cr–Cr) é prevista.
Passo 8
Aplicação da fórmula para
:
-
. - Elétrons dos ligantes por metal
. - Portanto
Interpretação: ordem de ligação
(uma ligação simples Mn–Mn) é prevista. Isso é consistente com o exemplo conhecido
, onde cada Mn atinge
elétrons com uma ligação simples Mn–Mn.
Passo 9
Resumo e nota física-química (um comentário didático rápido):
- A tendência que vimos faz sentido quimicamente: metais com menos elétrons de valência (como V) precisam formar mais ligações M–M para completar o octeto eletrônico de valência efetivo (
e⁻), enquanto metais com mais elétrons de valência (como Mn) precisam de menos ligações M–M. - A contagem depende da suposição de que as duas pontes
- doam elétrons cada ao par metálico (ou seja, elétron por metal por ponte), e que os CO são terminais. Essas são suposições padrão e razoáveis para este tipo de carbonila/complexo fosfina.