Represente as diferentes formas dos orbitais d no espaço e explique por que eles são desdobrados em dois grupos em um campo ligante.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente representar as diferentes formas dos orbitais d no espaço e explicar por que eles se dividem em dois grupos quando estão em um campo ligante. Isso envolve conceitos de química quântica, especificamente a teoria do campo de ligantes. Para resolver, vamos precisar entender como os orbitais d são formados e como eles interagem com os ligantes ao redor de um átomo central.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre os orbitais d. Esses orbitais têm formas únicas que podem ser visualizadas no espaço. Existem cinco orbitais d diferentes:
,
,
,
e
. Cada um tem uma distribuição de densidade eletrônica específica que define sua forma tridimensional.
Passo 3
Vamos descrever as formas dos orbitais d:
-
: Tem lobos entre os eixos x e y, no plano xy. -
: Tem lobos entre os eixos x e z, no plano xz. -
: Tem lobos entre os eixos y e z, no plano yz. -
: Tem lobos ao longo dos eixos x e y. -
: Tem lobos ao longo do eixo z e um anel em torno do mesmo eixo.
Passo 4
Agora, vamos entender o que acontece quando esses orbitais estão em um campo ligante, que é basicamente a presença de ligantes (átomos ou moléculas) ao redor de um átomo central. A interação entre os orbitais d e os ligantes causa uma separação de energia dos orbitais d.
Passo 5
No campo ligante, os orbitais d se dividem em dois grupos com diferentes energias:
- Grupo
: Inclui os orbitais , e . Esses orbitais estão orientados entre os ligantes, então interagem menos com eles e, portanto, têm menor energia. - Grupo
: Inclui os orbitais e . Esses orbitais estão orientados diretamente para os ligantes, aumentando a interação e, consequentemente, a energia.
Passo 6
Essa divisão em dois grupos ocorre porque a distribuição espacial dos orbitais
e
faz com que eles interajam de maneira diferente com o campo eletrostático dos ligantes. Os orbitais
apontando diretamente para os ligantes sofrem repulsão maior, aumentando sua energia, enquanto os
apontam entre os ligantes, sofrendo menos repulsão e mantendo energia mais baixa.
Resposta
Os orbitais d se dividem em dois grupos no campo ligante devido à orientação espacial de suas densidades eletrônicas. Os orbitais
,
e
formam o grupo
com menor energia, pois estão orientados entre os ligantes, enquanto os orbitais
e
formam o grupo
com maior energia, pois apontam diretamente para os ligantes, resultando em maior repulsão e energia.
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(b)
(b)
© O que explica a variação de cores em complexos de coordenação substituindo o ligante?
a) Explique o que são orbitais eg e
, qual tem maior energia em um complexo octaédrico (justifique)?