Como varia o parâmetro de desdobramento de campo cristalino (
) (a) ao longo de um período, (b) em função do estado de oxidação de um metal e © de um período para o outro?
a) Deve aumentar até a metade do período e depois diminuir (principalmente para segunda e terceira séries de transição). Esse comportamento acompanha o comportamento do raio ao longo do período. Raios menores permite maior interação com os ligantes e gera
maiores.
b) Estados de oxidação maiores resulta em maior interação com os ligantes. Isso produz
maiores.
c) Metais em períodos maiores mostram orbitais d mais volumosos, as quais permitem maior interação com os ligantes. Isso produz
maiores.
a) Deve aumentar até a metade do período e depois diminuir (principalmente para segunda e terceira séries de transição). Esse comportamento acompanha o comportamento do raio ao longo do período. Raios menores permite maior interação com os ligantes e gera
b) Estados de oxidação maiores resulta em maior interação com os ligantes. Isso produz
c) Metais em períodos maiores mostram orbitais d mais volumosos, as quais permitem maior interação com os ligantes. Isso produz
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado quer saber como o parâmetro de desdobramento de campo cristalino, que a gente chama de Δ, varia:
a) ao longo de um mesmo período na tabela periódica,
b) quando muda o estado de oxidação do metal,
c) de um período para o outro (ex.: 3d → 4d → 5d).
a) ao longo de um mesmo período na tabela periódica,
b) quando muda o estado de oxidação do metal,
c) de um período para o outro (ex.: 3d → 4d → 5d).
O conteúdo envolvido é Teoria do Campo Cristalino (coordenação, orbitais d, interações metal-ligante) e conceitos de tendências periódicas (raio atômico, carga nuclear efetiva). Para resolver, a gente vai precisar entender por que Δ depende da distância metal-ligante e do tamanho/carga do metal.
Passo 2
Primeiro, lembra que em Teoria do Campo Cristalino Δ mede a diferença de energia entre orbitais
divididos em dois grupos (por exemplo,
e
no caso de geometria octaédrica). Quanto mais forte a interação metal-ligante, maior é Δ. E a interação metal-ligante fica mais forte quando:
- a distância metal-ligante
diminui (mais sobreposição orbital), - o metal é menor e/ou tem carga mais positiva (puxa os elétrons dos ligantes com mais força).
Passo 3
(a) Variação ao longo de um período
- Conforme avançamos num período (por exemplo, do Sc até o Zn na série 3d), o raio atômico geralmente diminui porque aumenta a carga nuclear efetiva.
- Daí a distância metal-ligante tende a diminuir até aproximadamente o meio da série (quando temos metade dos elétrons d), o que aumenta Δ.
- Depois disso, adicionamos mais elétrons d: a repulsão eletrônica interna começa a “inflar” um pouco o raio efetivo ou reduzir a eficiência do campo dos ligantes, fazendo Δ cair.
Resumindo em palavras simples: Δ cresce até cerca de d^5 e depois decresce, seguindo o comportamento do raio.
Passo 4
(b) Variação com o estado de oxidação
- Se você aumenta o estado de oxidação, o metal fica mais positivo.
- Um metal mais positivo atrai mais forte os ligantes, reduz a distância metal-ligante e aumenta a sobreposição dos orbitais.
- Consequência: Δ aumenta quando a carga do metal sobe (por exemplo, de Fe^2+ para Fe^3+).
Passo 5
© Variação de um período para outro
- Passando de metais 3d para 4d e 5d, os orbitais d tornam-se mais expansivos e menos localizados, permitindo maior interação com os ligantes.
- Mesmo sendo orbitais “maiores”, a sobreposição com orbital do ligante aumenta a força do campo.
- Logo, Δ_5d > Δ_4d > Δ_3d para metais equivalentes.
Resposta
(a) Δ aumenta até cerca de d^5 e depois diminui num mesmo período (por causa do raio atômico).
(b) Δ cresce quando o estado de oxidação do metal aumenta (metal mais carregado → maior atração pelos ligantes).
© Δ aumenta ao passar de 3d para 4d e para 5d (orbitais d mais volumosos geram interação mais forte).
(b) Δ cresce quando o estado de oxidação do metal aumenta (metal mais carregado → maior atração pelos ligantes).
© Δ aumenta ao passar de 3d para 4d e para 5d (orbitais d mais volumosos geram interação mais forte).