8.12 As distâncias
nos carbonetos da fórmula
situam-se na faixa de 119 a 124 pm se M for um metal do Grupo 2 (IIA) ou outro metal, normalmente formando um íon 2+, mas na faixa aproximada de 128 a 130 pm para metais do Grupo 3 (III b), incluindo os lantanídeos. Por que a distância de C-C é maior para os carbonetos de metais do Grupo 3?
Passo 1
O enunciado compara as distâncias C–C em compostos M
em que M é um metal do Grupo
(estado de oxidação
) ou do Grupo
(estado de oxidação
). Observamos que, quando M é
, a distância C–C fica em cerca de
–
,pm, mas para M
ela sobe para
–
,pm. Para explicar isso, vamos usar o modelo de orbitais moleculares do dímero de carbono
e o conceito de ordem de ligação.
Passo 2
Pela neutralidade elétrica de M
, temos as seguintes espécies carbeto:
Para M com carga :
Para M com carga
Para M com carga
:
Passo 3
Vamos fazer a contagem de elétrons de valência e a ordem de ligação (
) em cada ânion
, lembrando a sequência aproximada de orbitais moleculares em diatômicos de carbono (valência):
,;\sigma*_{2s},;\pi_{2p}),;\sigma_{2p},;\pi*_{2p}).
-
tem elétrons de valência: preenche , , e .
Número de elétrons em orbitais ligantes:.
Número em orbitais antiligantes:. -
tem elétrons de valência: preenche como antes, mais um elétron entra no primeiro orbital antiligante .
Ligantes:. Antiligantes: .
Passo 4
A ordem de ligação está inversamente relacionada ao comprimento de ligação: quanto maior a ordem, mais curta é a ligação.
- Para
(grupo ), , resultando em comprimentos típicos de ,pm. - Para
(grupo ), , o que alonga a ligação para – ,pm.
Resposta
A distância de C–C é maior nos carbonetos de metais do Grupo
porque nesses compostos o ânion carbeto é
, cuja ordem de ligação (
) é menor que a de
(
) presente nos carbonetos de metais do Grupo
. Isso faz a ligação C–C ficar mais longa.