Questão 08. Considere os seguintes pares de complexos e indique, em cada par, aquele que absorve a luz de maior comprimento de onda. Justifique a sua escolha.
ou
Passo 1
O enunciado pede que eu escolha, entre os dois complexos abaixo, qual absorve luz com maior comprimento de onda, e que eu justifique a escolha:
Informações dadas e inferidas diretamente do enunciado:
- Ambos os complexos são octaédricos com seis ligantes
. - Um é o íon
(níquel no estado de oxidação ). - O outro é o íon
(ródio no estado de oxidação ). - Preciso comparar o comprimento de onda
da luz absorvida por transições d–d desses complexos (assumindo que as transições relevantes são as d–d típicas de complexos octaédricos).
Passo 2
Como relacionar energia de absorção com comprimento de onda (a parte matemática fundamental).
- A energia do fóton absorvido é dada por
onde:
-
é a energia do fóton (em joules), -
é a constante de Planck, -
é a velocidade da luz, -
é o comprimento de onda do fóton. - Para transições d–d em complexos octaédricos, a energia do fóton absorvido corresponde, aproximadamente, à separação entre os níveis
e , chamada de parâmetro de separação cristalina . Assim:
- Da relação
, concluímos que: - maior
→ maior → menor (absorve luz de comprimento de onda menor, mais energético); - menor
→ menor → maior (absorve luz de comprimento de onda maior, menos energético).
Portanto, para saber qual complexo absorve maior comprimento de onda basta comparar os valores de: o complexo com menor absorve maior .
- maior
Passo 3
O que determina o valor de
(explicação didática, sem pular etapas).
Fatores principais que aumentam ou diminuem :
Fatores principais que aumentam ou diminuem
- Força do ligante (série espectroquímica): ligantes “fortes” aumentam
. é um ligante de campo médio a moderado (não é tão forte quanto ou , mas é mais forte que ). - Natureza do metal:
- Metais 4d e 5d tendem a ter orbitais d mais expandidos que os 3d, o que aumenta a sobreposição metal–ligante e geralmente produz um
maior do que para metais 3d com os mesmos ligantes.
- Metais 4d e 5d tendem a ter orbitais d mais expandidos que os 3d, o que aumenta a sobreposição metal–ligante e geralmente produz um
- Estado de oxidação do metal:
- Maior carga positiva no metal (estado de oxidação mais alto) atrai os ligantes mais fortemente, reduz a distância metal–ligante e aumenta a interação metal–ligante, o que tende a aumentar
.
Resumo em linguagem simples: se o metal tem orbitais d maiores (4d vs 3d) e/ou está num estado de oxidação mais alto, ocostuma ser maior.
- Maior carga positiva no metal (estado de oxidação mais alto) atrai os ligantes mais fortemente, reduz a distância metal–ligante e aumenta a interação metal–ligante, o que tende a aumentar
Passo 4
Aplicando os fatores ao nosso par de complexos (comparação ponto a ponto).
- Mesma família de ligantes: ambos têm
, então a diferença não vem do ligante (esse efeito cancela). - Natureza do metal:
-
é um metal 3d (configuração aproximada para ). -
é um metal 4d (configuração aproximada para ). - Como explicado, metais 4d como
têm orbitais d mais difusos e maior sobreposição com os ligantes que metais 3d como , levando a um maior para o ródio.
-
- Estado de oxidação:
-
tem carga . -
tem carga , ou seja, carga efetiva maior no centro metálico, o que aumenta ainda mais a atração sobre os ligantes e tende a aumentar .
Conclusão intermédiária: ambos os efeitos (ser 4d e ter oxidação maior) fazem com quepara seja significativamente maior do que para .
-
Passo 5
Consequência para o comprimento de onda absorvido (juntando teoria e comparação).
- Como
,
- Usando
, isso implica
- Em palavras: o complexo de ródio absorve fótons de energia maior (portanto comprimento de onda menor) do que o complexo de níquel. Consequentemente, o complexo que absorve a luz de maior comprimento de onda é o complexo de níquel:
Passo 6
Observações práticas e dica para a prova (resumo rápido e memória).
- Regra de bolso: mais carga no metal e/ou metais 4d/5d → maior
→ absorve luz de menor (mais energética). - Aqui:
(4d, +3) dá maior que (3d, +2), logo Ni-complexo absorve maior . - Se quiser lembrar rápido: comparar “3d vs 4d” e “+2 vs +3”; ambos favorecem o ródio para aumentar
.