Baseado na TCC, faça um diagrama de níveis de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me pediu para te ajudar a resolver um exercício sobre a Teoria do Campo Cristalino (TCC). Basicamente, o que precisamos fazer é desenhar um diagrama que mostre os níveis de energia dos orbitais e como os elétrons estão distribuídos neles. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre como os orbitais se comportam em diferentes ambientes e como os elétrons se organizam nesses orbitais.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a Teoria do Campo Cristalino. A TCC é uma teoria que explica como os d-orbitais de um metal de transição são afetados pela presença de ligantes ao seu redor. Esses ligantes criam um campo elétrico que divide a energia dos d-orbitais, fazendo com que eles tenham diferentes níveis de energia. Dependendo da geometria do complexo (como octaédrica ou tetraédrica), a divisão dos orbitais muda.
Passo 3
Vamos supor que estamos trabalhando com um complexo octaédrico, que é uma das geometrias mais comuns na TCC. Nesse tipo de complexo, há seis ligantes ao redor do metal central, distribuídos nos vértices de um octaedro. Essa disposição faz com que os d-orbitais se dividam em duas energias distintas:
e
.
Passo 4
Os orbitais
são três orbitais que ficam mais baixos em energia, enquanto os orbitais
são dois orbitais que ficam mais altos. Essa separação ocorre porque os ligantes interagem mais fortemente com os orbitais
, aumentando sua energia. Já os
sofrem menos interação e, portanto, permanecem com energia mais baixa.
Passo 5
Agora, vamos distribuir os elétrons nos orbitais de acordo com o número de elétrons disponíveis no metal central. Usamos o princípio de Aufbau, que nos diz para preencher primeiro os orbitais de menor energia. Além disso, seguimos a regra de Hund, que diz que os elétrons preferem ocupar orbitais vazios antes de se emparelhar.
Por exemplo, se o metal central tem 6 elétrons na configuração
:
- Os primeiros 3 elétrons vão preencher os orbitais
, um em cada orbital. - O quarto, quinto e sexto elétrons também preenchem os
, mas agora começam a emparelhar nos mesmos orbitais.
Resposta
Então, o diagrama de níveis de energia para um complexo octaédrico com uma configuração
ficaria assim:
-
: três orbitais com dois elétrons cada ( , , ) -
: dois orbitais vazios
Visualmente, você desenharia dois conjuntos de orbitais, com os
mais baixos e totalmente preenchidos, e os
mais altos sem elétrons. Isso mostra como os elétrons estão distribuídos nos diferentes níveis de energia dos orbitais segundo a TCC.
Exercícios relacionados
Dê o número de elétrons desemparelhados de cada um dos seguintes complexos:
O complexo
é diamagnético e o complexo
é paramagnético com dois elétrons desemparelhados. Já o
tem um elétron desemparelhado enquanto o
têm cinco. Explique esses fatos usando a TCC.
Determine o número de elétrons, a valência do metal e o número de coordenação para os complexos abaixo:
Quais são os tipos de hibridização que pode ocorrer para as moléculas de:
.