Na teoria dos orbitais moleculares, as características intrínsecas de ligantes
doadores e
receptores, também conhecidos respectivamente como bases
e ácidos
, são responsáveis para explicação dos extremos da série espectroquímica. De acordo com o exposto, responda:
Indique e justifique a classificação adequada para os ligantes dinitrogênio, amino, trimetilfosfino, nitro e iodo.
Indique e justifique a classificação adequada para os ligantes dinitrogênio, amino, trimetilfosfino, nitro e iodo.
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente classificar cinco ligantes (dinitrogênio, amino, trimetilfosfino, nitro e iodo) de acordo com seu caráter π-doador (base π) ou π-aceptor (ácido π). Esse assunto faz parte da teoria dos orbitais moleculares em química de coordenação, mais especificamente da explicação dos extremos da série espectroquímica. Para resolver, vamos precisar entender o que são ligantes π-doadores e π-aceptores e como isso aparece na prática na série espectroquímica.
Passo 2
Antes de mais nada, o que são ligantes π-doadores e π-aceptores?
- Ligantes π-doadores: têm pares de elétrons em orbitais π § que podem doar densidade eletrônica para orbitais vazios do metal. Isso enfraquece o campo cristalino, gerando baixos valores de Δ (campo fraco).
- Ligantes π-aceptores: além de doarem pelo orbital σ, têm orbitais vazios de energia adequada (σ*, π*…) que recebem elétrons por retrodoadora (back-bonding) do metal. Isso aumenta o campo cristalino, gerando altos valores de Δ (campo forte).
Na prática, ligantes π-doadores tendem a estar no fim “fraco” da série espectroquímica, e ligantes π-aceptores ficam no fim “forte”.
Passo 3
Classificando o dinitrogênio (N₂):
- O N₂ molecular tem orbitais π* não ocupados e costuma aceitar retrodoada do metal (back-bonding), igual ao CO mas menos forte.
- Logo, N₂ é um ligante π-aceptor.
Passo 4
Classificando o ligante amino (–NH₂):
- O amido (–NH₂) é anião, cheio de pares eletrônicos em orbitais p, doa densidade eletrônica ao metal.
- Não há orbitais π* vazios eficientes para retrodoadora forte.
- Então, –NH₂ é um ligante π-doador.
Passo 5
Classificando o trimetilfosfino (PMe₃):
- PR₃ (como PMe₃) doa σ pelo par em P e ainda aceita densidade eletrônica em orbitais σ* e π* do P.
- Esse “back-bonding” faz dele um ligante π-aceptor (semelhante ao CO, mas mais fraco).
- Portanto, PMe₃ é um ligante π-aceptor.
Passo 6
Classificando o nitro (–NO₂):
- No modo “nitro” (ligado via N), o grupo –NO₂ tem orbitais π* no NO₂ que podem receber elétrons do metal.
- Faz back-bonding e resulta em campo forte.
- Então, –NO₂ é um ligante π-aceptor.
Passo 7
Classificando o iodo (I⁻):
- I⁻ é haleto com pares em orbitais p que doa diretamente para o metal.
- Não possui orbitais vazios para retrodoadora significativa.
- Logo, I⁻ é um ligante π-doador.
Resposta
Dinitrogênio (N₂): π-aceptor
Amino (–NH₂): π-doador
Trimetilfosfino (PMe₃): π-aceptor
Nitro (–NO₂): π-aceptor
Iodo (I⁻): π-doador
Amino (–NH₂): π-doador
Trimetilfosfino (PMe₃): π-aceptor
Nitro (–NO₂): π-aceptor
Iodo (I⁻): π-doador