por

Qual metal de transição pode formar um complexo de spin alto e baixo? # "Zn" ^ (2 +) #, # "Cu" ^ (2 +) #, # "Mn" ^ (3 +) #, # "Ti" ^ (2 +) #

Bem, vamos ver que tipo de metal cada um é, primeiro. Os metais de transição na Teoria dos Campos Cristalinos são tipicamente classificados como #d^1#, #d^2#, ..., #d^10#. Então, vamos ver o que são.

CLASSIFICAÇÕES DE METAL DE TRANSIÇÃO

  1. O número atômico de zinco is #30#, está na coluna 10th dos metais de transição. Isso torna um #d^10# metal porque a configuração eletrônica de #"Zn"^(2+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^10# (retire os dois #4s# elétrons).

  2. O número atômico de cobre is #29#, está na coluna 9th dos metais de transição. Isso torna um #d^9# metal porque a configuração eletrônica de #"Cu"^(2+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^9# (retire o single #4s# elétron e o 10th #3d# elétron).

  3. O número atômico de manganês is #25#, está na coluna 5th dos metais de transição. Isso torna um #d^4# metal porque a configuração eletrônica de #"Mn"^(3+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^4# (retire os dois #4s# elétrons e um #3d# elétron).

  4. O número atômico de titânio is #22#, então está na coluna 2nd nos metais de transição. Isso torna um #d^2# metal porque a configuração eletrônica de #"Ti"^(2+)# is #[Ar]3d^2color(red)(4s^0)# (retire os dois #4s# elétrons).

Observe como nenhuma dessas #d^8# metais (como níquel ou platina), que tendem a formar complexos planares quadrados ou tetraédricos. Isso significa que podemos nos concentrar em octaédrico or tetraédrico complexos (que têm diagramas de divisão de campos de cristal muito semelhantes).

DIAGRAMAS DE DIVIDIR EM CAMPO DE CRISTAL

Todos esses quatro metais de transição geralmente têm números de coordenação de #mathbf(6)#, no entanto, vamos examinar seus diagramas de divisão do campo de cristal do complexo octaédrico.

https://upload.wikimedia.org/

ALTA SPIN VS. LOW SPIN

Alta rotação = preencha todos os cinco #d# orbitais com um elétron primeiro e depois dobram.
Baixa rotação = encher menos energia #d# orbitais primeiro completamentee, em seguida, preencha os orbitais de maior energia por último.

A ideia é, quais metais têm o direito número of #d# elétrons que podem encher os orbitais de maneira que sigam o princípio de Aufbau, a regra de Hund e o princípio de exclusão de Pauli, enquanto ainda conseguem assumir duas diferente, não degenerado configurações eletrônicas?

1) With zinc, all of its #d# orbitals are completely filled, so whether a high or low spin octahedral complex, all the orbitals are filled in the exact same configuration.

The total spin state turns out to be #0# (all five sets of #d# electrons are paired).

2) With copper, you can fill the orbitals according to the Aufbau principle, Hund's rule, and the Pauli Exclusion Principle, for both high and low spin octahedral complexes, and you get the same exact configuration.

The total spin state turns out to be #+"1/2"# (four sets of paired #d# electrons and one unpaired).

3) With manganese, a high spin and a low spin octahedral complex are actually different.

The high-spin octahedral complex has a total spin state of #+2# (all unpaired #d# electrons), while a low spin octahedral complex has a total spin state of #+1# (one set of paired #d# electrons, two unpaired). BINGO! WE HAVE A WINNER! DING DING DING!

4) With titanium, it only has two #d# electrons, so it can't form different high and low spin complexes. It doesn't matter because it will never fill the higher-energy orbitals.

The total spin state turns out to be #+1# (two unpaired #d# electrons, no matter what).

Portanto, o manganês formará um complexo de spin alto e baixo.