10.23 a. Determine o número de elétrons desemparelhados, o momento magnético e a energia de estabilização do campo ligante para cada um dos seguintes complexos:
b. Por que dois destes complexos são tetraédricos e os demais são octaédricos?
b. Por que dois destes complexos são tetraédricos e os demais são octaédricos?
Passo 1
O enunciado pede, para cada complexo dado, que a gente determine (
) o número de elétrons desemparelhados, (
) o momento magnético de spin-only e (
) a energia de estabilização do campo ligante (CFSE). Depois, na parte (b), explicar por que exatamente dois desses complexos são tetraédricos e os demais são octaédricos. Para isso vamos usar: regra de oxidação para achar o
-conteúdo, teoria de campo cristalino para decidir spin alto/baixo, fórmula do momento magnético spin-only
e expressão de CFSE em termos de
ou
.
Passo 2
Determinar o estado de oxidação do metal em cada complexo usando
Passo 3
Calcular o número de elétrons
do cátion/metálico como
sendo
o número atômico do metal.
Passo 4
Classificar cada ligante como “forte” (baixa energia de pareamento, spin baixo) ou “fraco” (spin alto) e anotar o número de sítios de coordenação (
ou
) para decidir a geometria provável (tetraédrica se for
; octaédrica se for
).
Passo 5
Montar o diagrama de orbitais (
,
em octaédrico ou
,
em tetraédrico), distribuir os elétrons
de acordo com spin alto/baixo, contar quantos ficam desemparelhados e aplicar
para achar o momento magnético em
.
Passo 6
Calcular a CFSE (em unidades de
para octaédrico e
para tetraédrico) usando
Passo 7
Responder a parte (b): os dois complexos tetraédricos têm número de coordenação
e/ou configuração eletrônica que favorece geometria
-coordenada estável; os demais são
-coordenados, formando octaedros porque ligantes e metal “cabem” melhor em seis posições.
Resposta
[Co(CO)
]
Ox. est.: Co .
Ligante CO é muito forte spin baixo.
Geometria: tetraédrica (coordenação ).
Elétrons desemparelhados: .
Momento magnético: .
CFSE: .
Ox. est.: Co
Ligante CO é muito forte
Geometria: tetraédrica (coordenação
Elétrons desemparelhados:
Momento magnético:
CFSE:
[Cr(CN)
]
Ox. est.: Cr .
C forte
spin baixo (
).
Geometria: octaédrica.
Desemparelhados: .
B.M.
CFSE: .
Ox. est.: Cr
C
Geometria: octaédrica.
Desemparelhados:
CFSE:
[Fe(
O)
]
Ox. est.: Fe .
O fraco
spin alto (
).
Octaédrico.
Desemparelhados: .
B.M.
CFSE: .
Ox. est.: Fe
Octaédrico.
Desemparelhados:
CFSE:
[Co(N
)
]
Ox. est.: Co .
N moderado a forte
spin baixo (
).
Octaédrico.
Desemparelhados: .
B.M.
CFSE: .
Ox. est.: Co
N
Octaédrico.
Desemparelhados:
CFSE:
[Co(N
)
]
Ox. est.: Co .
N moderado
spin baixo (
).
Octaédrico.
Desemparelhados: .
.
CFSE: .
Ox. est.: Co
N
Octaédrico.
Desemparelhados:
CFSE:
Mn
Ox. est.: Mn .
Coordenação tetraédrico.
Desemparelhados: .
.
CFSE: .
Ox. est.: Mn
Coordenação
Desemparelhados:
CFSE:
[Cu(
O)
]
Ox. est.: Cu .
O fraco
spin alto (
).
Octaédrico (com distorção de Jahn–Teller).
Desemparelhados: .
B.M.
CFSE: .
Ox. est.: Cu
Octaédrico (com distorção de Jahn–Teller).
Desemparelhados:
CFSE:
Parte (b)
Os dois tetraédricos são [Co(CO) ]
e Mn
porque têm coordenação
(estável para
e
), enquanto os outros sete ligantes formam naturalmente complexos
-coordenados (octaédricos).
Os dois tetraédricos são [Co(CO)