O íon Co(III) forma complexos apenas octaédricos e são de spin baixo. Já o íon Co (II) pode formar complexos tetraédricos e octaédricos de spin alto. De acordo com as informações acima e baseado na Teoria do Campo Cristalino (TCC), explique essa diferença de comportamento entre esses íons.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre os íons Cobalto(III) e Cobalto(II) formando diferentes tipos de complexos, e quer entender por que o Co(III) só forma complexos octaédricos de spin baixo, enquanto o Co(II) pode formar tanto complexos tetraédricos quanto octaédricos de spin alto. Para resolver isso, vamos usar a Teoria do Campo Cristalino (TCC), que nos ajuda a entender como os ligantes afetam os elétrons nos orbitais dos metais de transição.

Passo 2

Primeiro, vamos refrescar o que são complexos octaédricos e tetraédricos. Em um complexo octaédrico, o metal central está rodeado por seis ligantes, posicionados nos vértices de um octaedro. Já no complexo tetraédrico, há quatro ligantes nos vértices de um tetraedro.

Passo 3

Agora, sobre spin alto e spin baixo. Isso está relacionado ao empilhamento de elétrons nos orbitais d do metal. Em um complexo de spin alto, os elétrons preferem ocupar orbitais diferentes com spins paralelos para minimizar a repulsão, resultando em maior número de elétrons desemparelhados. Já no spin baixo, os elétrons se emparelham nos orbitais, reduzindo o número de elétrons desemparelhados.

Passo 4

A TCC nos mostra que a disposição dos ligantes cria um campo que divide os níveis de energia dos orbitais d do metal. No complexo octaédrico, há um grande espaçamento de energia ( De), enquanto no tetraédrico, o espaçamento é menor ( De).
Para o Co(III), que tem uma maior carga positiva, o espaçamento De é grande o suficiente para que os elétrons se emparelhem nos orbitais de maior energia, resultando em um complexo de spin baixo. Além disso, devido à alta carga, o Co(III) prefere a geometria octaédrica para maximizar a estabilidade do complexo.
Já o Co(II), com menor carga positiva, tem um espaçamento De menor. Isso permite que os elétrons ocupem mais facilmente orbitais de energia mais alta sem emparelhar, resultando em complexos de spin alto. Além disso, o Co(II) pode acomodar-se tanto em estruturas octaédricas quanto tetraédricas, dependendo dos ligantes e das condições.

Resposta

Então, a diferença no comportamento entre os íons Co(III) e Co(II) se deve principalmente à carga dos íons, que influencia o espaçamento de energia dos orbitais d segundo a Teoria do Campo Cristalino. O Co(III), com maior carga, forma complexos octaédricos de spin baixo devido ao grande De, enquanto o Co(II), com menor carga, pode formar tanto complexos tetraédricos quanto octaédricos de spin alto, já que De é menor e permite maior número de elétrons desemparelhados.

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