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
.
Ambas as soluções tiveram seus espectros eletrônicos medidos em uma cubeta de 1 cm . Uma solução apresentou três absorções:
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
.