Duas soluções foram preparadas por um aluno de química de coordenação contendo ânions complexos com geometrias diferentes. A primeira solução continha o ânion tetraédrico do tipo ; onde é um metal . A segunda, utilizando o mesmo metal, agora na presença de fluoretos, o ânion foi formado.
Ambas as soluções tiveram seus espectros eletrônicos medidos em uma cubeta de 1 cm . Uma solução apresentou três absorções: e ; a outra apresentou apenas duas bandas: 655 nm e 432 nm . a) Calcule o e o de ambos os complexos. b) Diga quais são as transições observadas em ambos os complexos. c) Calcule o valor de B e caso tenha uma banda sobreposta, preveja qual o valor de absorção desta transição em nm e .

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos duas soluções com ânions complexos de geometrias diferentes: um tetraédrico e outro octaédrico , ambos com um metal de configuração . Precisamos calcular as separações de campo ( para octaédrico e para tetraédrico), identificar as transições observadas nos espectros eletrônicos e calcular o valor de B, além de prever absorções sobrepostas. Para isso, vamos precisar entender a teoria de campo cristalino e como ela se aplica a diferentes geometrias de complexos.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o campo cristalino. Em química de coordenação, o campo cristalino refere-se à interação entre os ligantes e os orbitais d do metal central. Essa interação causa uma separação de energia entre os orbitais d, que chamamos de . A magnitude dessa separação depende da geometria do complexo: para complexos octaédricos e para tetraédricos. Para calcular essas separações, usamos as energias das absorções observadas nos espectros eletrônicos.

Passo 3

Vamos começar com a solução que tem o ânion octaédrico . As três absorções observadas são em , e . Em um complexo octaédrico , as transições eletrônicas geralmente são , , etc. A maior absorção geralmente corresponde à transição de maior energia, que é relacionada à diferença de campo cristalino .

Passo 4

A fórmula para calcular é direta: , onde é a constante de Planck, é a velocidade da luz e é o número de onda na absorção. Como já temos em , podemos usar essa relação diretamente para encontrar .
Por exemplo, para a absorção de :
De fato, a separação de campo é igual à maior absorção observada, que é .

Passo 5

Agora, vamos para o ânion tetraédrico . As absorções observadas são em e . Primeiro, precisamos converter essas absorções de nanômetros para para calcular . A relação entre comprimento de onda ( ) e número de onda ( ) é:
Então, para :
E para :
A maior absorção corresponde a , então:

Passo 6

Resumindo a parte (a):
  • Para o complexo octaédrico :
  • Para o complexo tetraédrico :

Passo 7

Agora, na parte (b), precisamos identificar quais transições eletrônicas foram observadas nos complexos. Em um complexo , como temos, as transições principais são dos níveis de energia para em octaédrico, ou semelhantes em tetraédrico. As absorções correspondem a essas transições eletrônicas:
  • No complexo octaédrico, as três absorções indicam múltiplas transições entre os orbitais d.
  • No complexo tetraédrico, as duas absorções indicam as transições presentes nessa geometria.

Passo 8

Para a parte ©, calcular o valor de B envolve usar os dados espectroscópicos e aplicar relações de química de coordenação que relacionam com parâmetros como o parâmetro de Racah B. Se houver uma banda sobreposta, podemos prever sua posição com base nas separações de energia calculadas e converter de para nm usando a relação inversa:
Por exemplo, se uma banda sobreposta estiver em , então:

Resposta

a) As separações de campo são para o complexo octaédrico e para o complexo tetraédrico .

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