Espectros Eletrônicos e Símbolos de Termo em Química Inorgânica

Os espectros eletrônicos de complexos de metais de transição são interpretados através de símbolos de termo de íon livre e sua divisão em um campo de ligantes, resumidos pelos diagramas de Orgel e Tanabe–Sugano.

Definition

Espectros eletrônicos e símbolos de termo em química inorgânica é a interpretação dos espectros de absorção de complexos de metais de transição em termos de termos espectroscópicos de íon livre e a maneira como um campo de ligantes divide e ordena os estados eletrônicos resultantes.

Scope

Este tópico abrange os espectros de absorção eletrônica de complexos de elétrons d: os termos de íon livre resultantes da repulsão eletrônica, sua divisão em um campo de ligantes, as regras de seleção (spin e Laporte) que governam as intensidades das bandas d–d, os diagramas de Orgel e Tanabe–Sugano que mapeiam as energias dos estados em função da força do campo, e as transições de transferência de carga. Aplica ideias de simetria e campo de ligantes aos espectros, baseando-se no tópico de campo cristalino e nas ferramentas de representação.

Core questions

• Como os símbolos de termo de íon livre surgem de uma configuração de elétrons d?
• Como um campo de ligantes divide esses termos?
• Quais transições são permitidas e por que as bandas d–d são fracas?
• Como os diagramas de Tanabe–Sugano atribuem o espectro de um complexo?

Key concepts

• Símbolos de termo de íon livre
• Divisão de termos em um campo de ligantes
• Regras de seleção de spin e Laporte
• Transições d–d versus transferência de carga
• Diagramas de Orgel
• Diagramas de Tanabe–Sugano

Key theories

Termos de íon livre e sua divisão

A repulsão elétron-elétron dentro de uma configuração d produz termos espectroscópicos; em um campo de ligantes, esses termos se dividem de acordo com a simetria em estados cujas energias dependem da força do campo.

Regras de seleção e intensidades de banda

As regras de seleção de spin e Laporte (paridade) tornam as transições d–d formalmente proibidas e, portanto, fracas, com intensidade obtida através do acoplamento vibrônico, enquanto as transições de transferência de carga são permitidas e intensas.

Diagramas de Orgel e Tanabe–Sugano

Os diagramas de Orgel exibem a divisão dos termos qualitativamente, e os diagramas de Tanabe–Sugano plotam as energias dos estados em função da força do campo de ligantes quantitativamente, permitindo que as bandas de absorção sejam atribuídas e os parâmetros de divisão de campo e repulsão sejam extraídos.

Clinical relevance

A interpretação de espectros eletrônicos permite aos químicos determinar a geometria, o estado de oxidação e a força do campo de ligantes de centros metálicos, incluindo aqueles em pigmentos, pedras preciosas, catalisadores e sítios ativos de metaloproteínas.

History

Baseando-se na teoria do campo de ligantes de Bethe e Van Vleck, Tanabe e Sugano publicaram seus diagramas de nível de energia em 1954, e Orgel desenvolveu diagramas qualitativos complementares. Juntamente com a análise das regras de seleção, essas ferramentas transformaram as cores dos complexos de metais de transição em informações estruturais quantitativas.

Key figures

• Yukito Tanabe
• Satoru Sugano
• Leslie Orgel

Seminal works

• tanabe1954
• weller2018
• figgis2000

Frequently asked questions

Por que as bandas de absorção d–d de complexos são geralmente tão fracas?

A regra de Laporte proíbe transições entre orbitais da mesma paridade e a regra de spin proíbe mudanças no spin, então as transições d–d são duplamente impedidas; elas aparecem apenas fracamente, ganhando intensidade através do acoplamento com vibrações moleculares que momentaneamente quebram a simetria.

O que um diagrama de Tanabe–Sugano permite fazer?

Ele mostra como as energias dos estados eletrônicos de um íon d variam com a força do campo de ligantes, então, ao combinar as razões das energias de absorção observadas com o diagrama, você pode atribuir as bandas e extrair os parâmetros de divisão de campo e repulsão eletrônica do complexo.