Questão 02. A cor de um complexo de cobre(II) é azul. Se os ligantes forem substituídos por outros que causem um maior
, o comprimento de onda da luz absorvida aumentará ou diminuirá? Como isso afetaria a cor observada? Explique
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e faz estas perguntas:
- Informação: um complexo de cobre(II) apresenta cor azul.
- Informação: os ligantes são substituídos por outros que causam um maior
. - Pergunta 1: o comprimento de onda da luz absorvida aumentará ou diminuirá?
- Pergunta 2: como isso afetaria a cor observada do complexo?
Anotei que preciso relacionarcom a energia do fóton absorvido e com o comprimento de onda da luz absorvida, e também preciso explicitar como a cor observada está relacionada à cor absorvida.
Passo 2
O que significa
e por que ela muda quando trocamos ligantes (explicação didática, passo a passo).
- Em muitos complexos de íons de metais de transição, os níveis de energia dos elétrons
ficam “divididos” em dois conjuntos com uma diferença de energia que chamamos de . Não vou entrar em nomes técnicos demais: pense em como a energia necessária para promover um elétron de um grupo de orbitais para outro. - Quando um ligante é “mais forte” (na prática: interage mais fortemente com o metal), ele aumenta essa separação energética: ou seja, ligantes mais fortes →
maior. - Resultado prático: as transições eletrônicas
que geram absorção de luz passam a exigir mais energia quando aumenta.
Passo 3
Relação entre energia da transição e comprimento de onda (fórmula e interpretação).
- A energia de um fóton que é absorvido numa transição eletrônica é dada por
onde
é a energia do fóton,
é a constante de Planck,
é a frequência e
é a velocidade da luz. Aqui
é o comprimento de onda do fóton.
- Para a transição
considerada, a energia do fóton absorvido corresponde (aproximadamente) a . Portanto podemos escrever, em termos de ordem de grandeza,
- Isolando
obtemos
Interpretação simples: se
aumenta, o denominador aumenta e, portanto,
diminui. Em palavras: maior
→ maior energia da transição → fóton absorvido de maior energia → comprimento de onda absorvido menor (deslocamento para o violeta/azul, ou até para o ultravioleta se
for muito grande).
Passo 4
Conseqüência direta para a primeira pergunta (aumenta ou diminui
?).
- A partir de
, concluímos claramente que, quando aumenta, o comprimento de onda absorvido diminui. - Em terminologia de espectros: há um deslocamento hipocromático/hipso- (às vezes chamado “blue shift”) — a absorção vai para comprimentos de onda mais curtos.
Passo 5
Como a mudança na absorção altera a cor observada (explicando complementaridade de cores).
- A cor que vemos de um complexo é a cor da luz que não é absorvida (ou seja, a soma das componentes que são transmitidas/reflectidas). Assim, a cor observada é (aproximadamente) a cor complementar da cor absorvida.
- Exemplo ilustrativo para fixar a ideia (uso números como exemplo, não uma medida exata do seu complexo): suponha que, originalmente, o complexo absorvesse em
(laranja). A cor complementar de laranja é azul, então o complexo aparece azul—isto corresponde ao enunciado. Se aumenta e a absorção desloca-se para (verde), a cor complementar de verde é magenta/rosa, então o complexo passaria a ter um tom mais para magenta/avermelhado em vez de azul. - Portanto, quando a absorção se desloca para comprimentos de onda menores (mais violeta/azul/UV), a cor observada muda para a complementar dessa nova absorção. Dependendo de quanto a absorção se desloca, a aparência pode mover-se gradualmente (por exemplo, de azul → ciano/verde → magenta/rosa) ou, se a absorção sair da faixa visível (entrar no ultravioleta), o complexo pode tornar-se muito pálido ou praticamente incolor.
Passo 6
Observações práticas e resumo didático (para usar na prova).
- Regra rápida para a prova: maior
→ maior energia de transição → menor absorvida. Em termos simples: “aumenta → absorve luz de menor comprimento de onda”. - Para prever a cor observada: determine a cor do comprimento de onda absorvido e escolha sua cor complementar. Se a absorção deslocar para comprimentos de onda menores, a cor observada mudará para a complementar dessa nova (menor)
. - Lembre-se também que a série espectroquímica (lista de ligantes por força) é a maneira prática de saber que tipo de ligante tende a aumentar
.
Resposta
O comprimento de onda absorvido diminuirá.
A cor observada mudará para a cor complementar do novo (menor) comprimento de onda absorvido — em termos práticos, o tom do complexo desloca-se conforme a absorção vai para comprimentos de onda mais curtos (por exemplo, um complexo azul que originalmente absorve em laranja pode tornar‑se de tonalidade diferente, como magenta/avermelhado, se a absorção deslocar‑se para o verde; se a absorção for empurrada para o UV pode ficar muito pálido ou incolor).
A cor observada mudará para a cor complementar do novo (menor) comprimento de onda absorvido — em termos práticos, o tom do complexo desloca-se conforme a absorção vai para comprimentos de onda mais curtos (por exemplo, um complexo azul que originalmente absorve em laranja pode tornar‑se de tonalidade diferente, como magenta/avermelhado, se a absorção deslocar‑se para o verde; se a absorção for empurrada para o UV pode ficar muito pálido ou incolor).