Escreva as configurações dos orbitais de campo cristalino dos seguintes complexos de metal de transição: [Cu(H2 O)6]^2+,[V(H2 O)6]^3+,[Mn(H2 O)6]^2+ - spin alto, [Co(NH3)6]^3+ - spin baixo
Explique porque o complexo Mn(H2 O)6 ^2+, octaédrico,de spin alto, é incolor.

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre química de coordenação! O enunciado pede para escrever as configurações dos orbitais de campo cristalino para alguns complexos de metal de transição e explicar por que um deles é incolor. Para isso, vamos precisar entender como funciona o campo cristalino em complexos octaédricos, as diferenças entre spin alto e baixo, e como isso afeta as propriedades do complexo.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que em um complexo octaédrico, os orbitais d dos metais de transição se separam em dois grupos: os orbitais de energia mais baixa chamados $ t_{2g} $ (dxy, dyz, dxz) e os de energia mais alta chamados $ e_g $ (dz², dx²-y²). Essa separação é devido à interação com os ligantes, que são as moléculas ou íons ao redor do metal.

Passo 3

Agora, vamos analisar cada complexo:
  1. [Cu(H2O)6]^2+:
    • Cobre (Cu) tem 9 elétrons no orbital d (configuração $ d^9 $).
    • Em campo cristalino octaédrico, os elétrons ocupam os $ t_{2g} $ primeiro e depois os $ e_g $.
    • Com spin baixo (pares eletrônicos nos orbitais), mas como é $ d^9 $, temos uma configuração $ t_{2g}^6 e_g^3 $.
  2. d^9 :
    • Vanádio (V) em +3 tem 2 elétrons no orbital d ($ d^2 $).
    • Em campo octaédrico, ambos os elétrons ocupam os $ t_{2g} $, resultando em $ t_{2g}^2 e_g^0 $.
  3. t2g - spin alto:
    • Manganês (Mn) em +2 tem 5 elétrons no orbital d ($ d^5 $).
    • Com spin alto, todos os orbitais $ t_{2g} $ e $ e_g $ ficam com um elétron cada, resultando em $ t_{2g}^3 e_g^2 $.
  4. eg - spin baixo:
    • Cobalto (Co) em +3 tem 6 elétrons no orbital d ($ d^6 $).
    • Com spin baixo, todos os $ t_{2g} $ estão cheios e os $ e_g $ também, resultando em $ t_{2g}^6 e_g^0 $.

Passo 4

Agora, sobre por que o complexo Mn(H2O)6^2+, que é octaédrico e de spin alto, é incolor:
Quando a luz branca incide sobre um complexo, os elétrons podem absorver energia e pular de um orbital $ t_{2g} $ para um $ e_g t2g ç \Delta_o $) determina a cor absorvida. No caso do eg , a energia da luz absorvida corresponde a uma faixa que não está no espectro visível, ou seja, nem absorve nem emite luz visível, fazendo com que o complexo pareça incolor.

Resposta

As configurações dos orbitais de campo cristalino são:
  • [Cu(H2O)6]^2+: $ t_{2g}^6 e_g^3 $
  • t2g^6 eg^3 : $ t_{2g}^2 e_g^0 $
  • [V(H2O)6]^3+ - spin alto: $ t_{2g}^3 e_g^2 $
  • t2g^2 eg^0 - spin baixo: $ t_{2g}^6 e_g^0 $
O complexo [Mn(H2O)6]^2+ é incolor porque a energia da transição eletrônica necessária para saltar de $ t_{2g} $ para $ e_g $ não corresponde a nenhuma cor do espectro visível, resultando na ausência de absorção de luz visível.

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