TERCER TALLER DE QUÍMICA INORGANICA II Universidad Industrial de Santander Escuela de Química Profesora: Martha E. Niño 19 de noviembre de 2014 1.
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3.
Dibujar la estructura de los siguientes ligandos, destacar los los átomos donadores de electrones e indicar los tipos de enlace (sigma, π): (a) en ; (b) bpy ; (c) [CN] - ; (d) [N3]- ; (e) CO ; (f) phen ; (g) [ox] [ox]- ; (h) [CNS]- ; (i) PMe 3. Clasificar los siguientes ligandos como: donador , donador π y aceptor π: F- , CO y NH3. Para cada ligando, indicar indicar los orbitales que intervienen en la formación de enlaces y π con el ion metálico en un complejo octaédrico. Dibujar el solapamiento entre los orbitales adecuados adecu ados del metal y los ligandos. Explicar según la teoría del campo cristalino cristalino porque los cinco orbitales <> <> en un complejo octaédrico no están degenerados.
Preparar una tabla de microestados para mostrar los términos espectroscopicos fundamentales y excitados para un ion libre con configuración d3. ¿Cuáles son los componentes de cada término en un campo campo tetraédrico y octaédrico?
4.
5.
Explicar porque no hay diferencia entre la disposición de bajo y alto espín para un ion metálico d 8 octaédrico. Discutir los factores que contribuyen a la preferencia para formar un complejo d 4 de alto o de bajo espín y ¿Cómo se distinguirían experimentalmente las dos configuraciones ? R/: a) las configuraciones de ion metálico d 8 en un campo octaédrico en las disposiciones de bajo y alto espín son las siguientes:
⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ Campo débil Configuración de alto espín
Energías
Campo fuerte Configuración de bajo espín
Debido a que las configuraciones de alto y bajo espín del ión metálico son similares sin importar en que campo se presente la configuración, por tanto no se puede apreciar una notable diferencia en las distribuciones, ya que debido a esta contribución la Energía de Estabilización del Campo Cristalino son iguales en las dos configuraciones. b) La configuración preferida es la de menor energía y depende de si es la preferida energéticamente para aparear el cuarto e - o promoverlo al nivel e g. Para una configuración de un ión metálico d 4 :
⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ Campo débil Configuración de alto espín
Campo fuerte Configuración de bajo espín
Energías
4
Por tanto la configuración preferida para el ión metálico d es la configuración de bajo espín, ya que la Energía de Estabilización del Campo Cristalino es menor.
c)
No se puede predecir o diferenciar la formación de complejos de alto o bajo espín a menos que se tengan valores precisos de ∆ o y P. Por otra parte, con conocimientos experimentales a la mano, como por ejemplo: una comparación de la susceptibilidad molar de los dos complejos a igual temperatura de tal manera que se calculen los momentos magnéticos, µ s; y el número de electrones desapareados.
Para los siguientes complejos, razonar el número de electrones desapareados: (a) [Mn(CN)6]4-; (b) [Mn(CN)6]2-; (c) [Cr(en)3]2+; (d) [Fe(ox)3]3-; (e) [Pd(CN)4]2-; (f) [CoCl4]2-; (g) [NiBr 4]2-.
6.
R/: (a) [Mn(CN)6]4- . La configuración del átomo de Mn es: [Ar] 3d 5 4s2. Al tener como ligando los seis grupo( CN) el átomo metálico cambia su estado de oxidación a +2, obteniéndose una configuración d 5. +2
Mn = [Ar] 3d
5
Se puede observar un solo electrón desapareado y esto se puede corroborar con la ecuación del momento magnético de espín, calculando el momento angular del espín, tenemos:
|∑|
La expresión del momento magnético del espín es:
√ ( )
Reemplazando lo visto anteriormente tenemos
Al comparar este valor de momento magnético con lo encontrado en la literatura demostramos que el número de electrones desapareados es igual a 1. (b) [Mn(CN)6]2-. La configuración del átomo de Mn es: [Ar] 3d 5 4s2. Al tener como ligando los seis grupo (CN) el átomo metálico cambia su estado de oxidación a +4, obteniéndose una 3. configuración d +4
Mn = [Ar] 3d
3
Se puede observar los tres electrones desapareados y esto se puede corroborar con la ecuación del momento magnético de espín, calculando el momento angular del espín, tenemos:
|∑|
√ ( )
La expresión del momento magnético del espín es:
Reemplazando lo visto anteriormente tenemos
Al comparar este valor de momento magnético con lo encontrado en la literatura demostramos que el número de electrones desapareados es igual a 3. (c) [Cr(en)3]2+. La configuración del átomo de Cr es: [Ar] 3d5 4s1. Al tener como ligando los tres grupos (en) el átomo metálico cambia su estado de oxidación a +2, obteniéndose una configuración d4. +2
Cr = [Ar] 3d
4
Se puede observar los tres electrones desapareados y esto se puede corroborar con la ecuación del momento magnético de espín calculando el momento angular del espín, tenemos:
|∑|
√ √
La expresión del momento magnético del espín es:
Reemplazando lo visto anteriormente tenemos
Al comparar este valor de momento magnético con lo encontrado en la literatura demostramos que el número de electrones desapareados es igual a 2. (d) [Fe(ox)3]3- . La configuración del átomo de Cr es: [Ar] 3d6 4s2. Al tener como ligando los tres grupos (oxo) el átomo metálico cambia su estado de oxidación a +3, obteniéndose una configuración d5. +3
5
Fe = [Ar] 3d
Se puede observar los tres electrones desapareados y esto se puede corroborar con la ecuación del momento magnético de espín calculando el momento angular del espín, tenemos:
|∑|
√ ( )
La expresión del momento magnético del espín es:
Reemplazando lo visto anteriormente tenemos
Al comparar este valor de momento magnético con lo encontrado en la literatura demostramos que el número de electrones desapareados es igual a 5. (e) [Pd(CN)4] . La configuración del átomo de Pd es: [Kr] 4d . Al tener como ligando los cuatro grupos (CN) el átomo metálico cambia su estado de oxidación a +2, obteniéndose una configuración d 8. 2-
+2
10
8
Pd = [Ar] 4d
Se puede observar los tres electrones desapareados y esto se puede corroborar con la ecuación del momento magnético de espín calculando el momento angular del espín, tenemos:
|∑|
√ √
La expresión del momento magnético del espín es:
Reemplazando lo visto anteriormente tenemos
Al comparar este valor de momento magnético con lo encontrado en la literatura demostramos que el número de electrones desapareados es igual a 2. (f) [CoCl4]2-. La configuración del átomo de Co es: [Ar] 3d7 4s2. Al tener como ligando los cuatro grupos (Cl) el átomo metálico cambia su estado de oxidación a +2, obteniéndose una configuración d 7. +2
Co = [Ar] 3d
7
Se puede observar los tres electrones desapareados y esto se puede corroborar con la ecuación del momento magnético de espín, calculando el momento angular del espín, obtenemos:
|∑|
√ ( )
La expresión del momento magnético del espín es:
Reemplazando lo visto anteriormente tenemos
Al comparar este valor de momento magnético con lo encontrado en la literatura demostramos que el número de electrones desapareados es igual a 1. 2-
8
2
(g) [NiBr 4] . La configuración del átomo de Ni es: [Ar] 3d 4s . Al tener como ligando los cuatro grupos (Br) el átomo metálico cambia su estado de oxidación a +2, obteniéndose una configuración d 8. +2
Ni = [Ar] 3d
8
Se puede observar los tres electrones desapareados y esto se puede corroborar con la ecuación del momento magnético de espín, calculando el momento angular del espín, obtenemos:
|∑|
√ √
La expresión del momento magnético del espín es:
Reemplazando lo visto anteriormente tenemos
Al comparar este valor de momento magnético con lo encontrado en la literatura demostramos que el número de electrones desapareados es igual a 2.
7.
¿Cuántos electrones desapareados hay en cada uno de los siguientes casos? (a) d4, octaédrico, bajo espín (b) d6, tetraédrico (c) d9, plano cuadrado (d) d7, octaédrico, alto espín (e) d2, cúbico
