Crômio pode formar compostos de coordenação com fórmulas
e
.Responda, assumindo geometria octaédrica perfeita:
b. Calcule a Energia de Estabilização de Campo Cristalino para cada composto e explique adiferença entre os dois valores calculados;
Dados: Configuração do Cromo no estado fundamental
: [Ar]
b. Calcule a Energia de Estabilização de Campo Cristalino para cada composto e explique adiferença entre os dois valores calculados;
Dados: Configuração do Cromo no estado fundamental
Complexo |
|
Ìon | P (kJ/mol) | |
---|---|---|---|---|
|
168,7 | |||
|
380,0 |
|
|
245 |
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A gente precisa calcular a Energia de Estabilização de Campo Cristalino (CFSE) para dois complexos de crômio:
e
. Além disso, temos que entender por que os valores obtidos para cada complexo são diferentes. Para isso, vamos usar a Teoria do Campo Cristalino e entender como os ligantes (H₂O e CN⁻) afetam a energia dos orbitais d do crômio em uma geometria octaédrica.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a configuração eletrônica do crômio no estado fundamental: [Ar]
. Quando o crômio forma um complexo de coordenação, ele perde elétrons para formar íons com carga positiva.
No caso de
, o crômio está no estado de oxidação +2, então a configuração eletrônica será [Ar]
. Para
, o crômio está no estado de oxidação +2 também, então a configuração eletrônica também será [Ar]
.
Passo 3
Agora, vamos entender a geometria octaédrica e como os ligantes afetam os orbitais d. Em um campo octaédrico, os orbitais d se dividem em dois grupos de energia diferente: os três orbitais
(d_xy, d_xz, d_yz) que ficam mais baixos em energia e os dois orbitais
(d_z², d_x²−y²) que ficam mais altos. A diferença de energia entre eles é representada por
.
Passo 4
A CFSE é calculada com base na distribuição dos elétrons nos orbitais
e
. A fórmula geral para CFSE em geometria octaédrica é:
onde
e
são o número de elétrons nos orbitais
e
, respectivamente.
Passo 5
Para ambos os complexos,
tem 4 elétrons na configuração
. Vamos distribuir esses elétrons nos orbitais
e
. Como os ligantes comuns H₂O e CN⁻ são considerados ligantes fracos e fortes, respectivamente, isso influencia a separação
.
Passo 6
Vamos calcular a CFSE para cada complexo individualmente:
a)
Dado que
.
Com 4 elétrons, a distribuição será:
-
: 3 elétrons -
: 1 elétron
Aplicando a fórmula da CFSE:
b)
Dado que
.
Com 4 elétrons, a distribuição será:
-
: 3 elétrons -
: 1 elétron
Aplicando a fórmula da CFSE:
Passo 7
Agora, vamos entender a diferença entre os dois valores de CFSE. O complexo
tem uma
maior do que
. Isso acontece porque os ligantes CN⁻ são ligantes mais fortes do que H₂O, causando uma maior separação dos orbitais d. Como resultado, a CFSE é maior (mais estabilizadora) para o complexo com CN⁻.
Resposta
A Energia de Estabilização de Campo Cristalino (CFSE) é de -67,48 kJ/mol para
e -228,0 kJ/mol para
. A diferença ocorre porque os ligantes CN⁻ são mais fortes que H₂O, resultando em uma maior separação energética
e, consequentemente, maior estabilização no complexo com CN⁻.