O que são complexos de spin baixo e spin alto? Quais propriedades que cada um atribui ao complexo? De um exemplo de cada.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A pergunta é sobre o que são complexos de spin baixo e spin alto, quais propriedades cada um confere ao complexo e pedir para dar um exemplo de cada. Para isso, a gente vai precisar entender um pouco da Química de Coordenação, especialmente a Teoria do Campo de Ligação, que explica como os ligantes ao redor de um íon metálico afetam os elétrons desse metal.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são complexos de alta e baixa spin. Isso tem a ver com a maneira como os elétrons estão distribuídos nos orbitais d do metal central.

Passo 3

Na Teoria do Campo de Ligação, os ligantes criam um campo elétrico que divide os orbitais d do metal em dois grupos com diferentes energias: os orbitais $ e_g $ (mais energéticos) e os orbitais $ t_{2g} $ (menos energéticos).

Passo 4

Complexos de Spin Alto (High Spin): Ocorrem quando os ligantes são fracos, o que significa que a diferença de energia ($ \Delta_o $) entre os orbitais $ e_g $ e $ t_{2g} $ é pequena. Nessa situação, os elétrons preferem ocupar os orbitais disponíveis individualmente antes de parear, resultando em mais elétrons desemparelhados. Isso faz com que o complexo seja mais paramagnético.

Passo 5

Complexos de Spin Baixo (Low Spin): Acontecem quando os ligantes são fortes, aumentando a diferença de energia ($ \Delta_o $) entre os orbitais $ e_g $ e $ t_{2g} $. Com essa maior separação, os elétrons tendem a se parear nos orbitais $ t_{2g} $ antes de ocupar os $ e_g $, resultando em menos elétrons desemparelhados. Esses complexos geralmente são menos paramagnéticos ou até diamagnéticos.

Passo 6

As propriedades atribuídas a cada tipo de spin incluem:
  • Complexos de Alta Spin:
    • Mais elétrons desemparelhados.
    • Maior paramagnetismo.
    • Geralmente cores mais claras.
  • Complexos de Baixa Spin:
    • Menos elétrons desemparelhados.
    • Menor paramagnetismo ou diamagnetismo.
    • Cores geralmente mais intensas.

Passo 7

Exemplos:
  • Complexo de Alta Spin: [Fe(H2O)6]^3+. A água é um ligante fraco, levando a um complexo de alta spin com mais elétrons desemparelhados.
  • Complexo de Baixa Spin: [Fe(CN)6]^4-. O cianeto é um ligante forte, resultando em um complexo de baixa spin com menos elétrons desemparelhados.

Resposta

Então, resumindo, os complexos de spin alto têm mais elétrons desemparelhados e são mais paramagnéticos devido a ligantes fracos, como [Fe(H2O)6]^3+. Já os complexos de spin baixo têm menos elétrons desemparelhados e são menos paramagnéticos ou diamagnéticos devido a ligantes fortes, como [Fe(CN)6]^4-.

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