As constantes de estabilidade de complexos de metais de transição 3 d seguem normalmente uma ordem chamada de série de Irving - Willians. Em que consiste essa ordem e como pode ser explicada?
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Ela fala sobre as constantes de estabilidade de complexos de metais de transição 3d e menciona a série de Irving-Williams. Nosso objetivo é explicar do que se trata essa ordem e como ela pode ser entendida. Para isso, vamos precisar conhecer um pouco sobre complexos de coordenação, estabilidade desses complexos e a própria série de Irving-Williams.
Passo 2
Vamos começar falando sobre complexos de coordenação. Esses complexos são formados quando íons metálicos se ligam a moléculas ou íons chamados ligantes. A estabilidade desses complexos depende de quão bem os ligantes se ligam ao metal.
Passo 3
As constantes de estabilidade (
) medem a força dessa ligação entre o metal e os ligantes. Quanto maior o valor de
, mais estável é o complexo. Portanto, entender a ordem dessas constantes nos ajuda a saber quais complexos são mais estáveis.
Passo 4
Agora, sobre a série de Irving-Williams. Essa é uma ordem observada experimentalmente que classifica a estabilidade dos complexos formados por íons de metais de transição do primeiro período (3d). A série geralmente segue a ordem:
Passo 5
Mas por que essa ordem ocorre? A explicação envolve dois conceitos principais: energia de campo dos ligantes e estabilização por acoplamento eletrônico.
-
Energia de campo dos ligantes: Refere-se à energia que os ligantes fornecem ao íon metálico. Ligantes mais fortes proporcionam estabilização maior.
-
Estabilização por acoplamento eletrônico: Alguns íons metálicos conseguem acomodar os elétrons de forma que estabilizam mais o complexo, especialmente aqueles com configurações eletrônicas que favorecem a estabilidade.
Passo 6
À medida que avançamos na série 3d, o número de elétrons nos orbitais d aumenta, o que inicialmente aumenta a força de ligação dos ligantes devido ao maior número de eletrodos disponíveis. No entanto, após o cobre (Cu²⁺), o aumento dos elétrons começa a causar repulsões que diminuem a estabilidade, por isso o cromo (Zn²⁺) aparece depois do cobre.
Resposta
A série de Irving-Williams ordena a estabilidade dos complexos de metais de transição 3d da seguinte forma:
Essa ordem ocorre porque, ao passar de manganês a cobre, aumenta a energia de campo dos ligantes e a estabilização por acoplamento eletrônico, tornando os complexos mais estáveis. No entanto, após o cobre, as repulsões elétricas começam a reduzir a estabilidade dos complexos.
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A adição do ligante bipiridina ao íon
leva à formação sucessiva de uma série de complexos em equilíbrio em solução. No caso do íon
, praticamente só se observa a formação do complexo
. Como é possível racionalizar essa diferença?
Um complexo de
coordenado ao ligante tetrademetildietilenotriamina é atacado por
com uma velocidade
mais lenta do que o complexo análogo com dietilenotriamina na esfera de coordenação. Explique esta observação.
A constante de velocidade de formação do complexo
a partir de
quando
, and
diferem em não mais do que um fator 2 . Qual deve ser o mecanismo de substituição?