Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

Pós-graduação → Química inorgânica → Química de coordenação ↓


Teoria do Campo Cristalino


Introdução

A teoria do campo cristalino (CFT) é um modelo que descreve a estrutura eletrônica de complexos de metais de transição. Esta teoria foi desenvolvida para entender o comportamento, cor, magnetismo e até mesmo estabilidade de complexos metálicos. Na CFT, considera-se o efeito do campo criado pelos ligantes ao redor nas orbitais d do metal de transição para prever as propriedades do complexo.

Fundamentos da teoria do campo cristalino

A base da CFT reside em visualizar o ligante como uma carga pontual (especialmente aplicável em complexos iônicos, como [Ti(H 2 O) 6 ] 3+), aplicando um campo elétrico às orbitais d do íon metálico. Quando os ligantes se aproximam do átomo metálico central, eles interagem com seus elétrons d, causando um deslocamento nos níveis de energia. Isso resulta na divisão das orbitais d em diferentes níveis de energia.

Divisão das orbitais d

Em um átomo metálico isolado, os níveis de energia das cinco orbitais d são os mesmos (degenerados). No entanto, devido à presença de ligantes, essas orbitais se dividem em diferentes níveis de energia. O padrão e a extensão dessa divisão dependem da natureza do ligante e da geometria do arranjo dos ligantes.

Complexo octaédrico

Considere o caso geral de um complexo octaédrico onde seis ligantes estão dispostos simetricamente ao redor de um íon metálico central.

No campo cristalino octaédrico, as orbitais d dividem-se em dois grupos:

  • t 2g: Contém as orbitais d xy, d yz e d zx.
  • e g: Envolve as orbitais dx2 - y2 e dz2.

Essa interação resulta em uma diferença de energia característica, geralmente denotada pela letra grega Δ, frequentemente referida como energia de divisão do campo cristalino. Em complexos octaédricos, Δ oct é a diferença de energia entre duas orbitais.

2 orbitais (e g) 3 orbitais (t 2g) Δ oct

A figura acima mostra a divisão das orbitais d em um campo octaédrico, onde as orbitais t 2g têm energia inferior às orbitais e g.

Complexo tetraédrico

Ao contrário dos complexos octaédricos, os complexos tetraédricos envolvem quatro ligantes dispostos ao redor do íon metálico para formar um tetraedro.

Para a coordenação tetraédrica, as orbitais d dividem-se da seguinte forma:

  • e: Composta das orbitais d x 2 -y 2 e d z 2.
  • t 2: Consiste nas orbitais d xy, d yz e d zx.

Aqui, o intervalo de energia entre essas orbitais, Δtet, é menor do que o geralmente observado em complexos octaédricos, devido ao arranjo menos simétrico dos ligantes.

3 orbitais (t 2) 2 orbitais (e) Δ tet

A diferença entre as fissão octaédrica e tetraédrica é clara: a ordem das energias das orbitais é invertida, e a fissão tetraédrica é menor.

Fatores que afetam a divisão do campo cristalino

A magnitude da energia de divisão do campo cristalino (Δ) é afetada por vários fatores:

Natureza do íon metálico

O estado de oxidação e o número quântico principal do íon metálico afetam diretamente Δ. Estados de oxidação mais elevados geralmente aumentam Δ, devido ao aumento das interações eletrostáticas entre o íon metálico e o ligante.

Natureza do ligante

Diferentes ligantes produzem diferentes campos cristalinos, conforme resumido pela "série espectroquímica", que ordena os ligantes com base em sua capacidade de dividir as orbitais d: 

I - < Br - < S 2- < Cl - < F - < OH - < H 2 O < NH 3 < en < C 2 O 4 2- < CN - < CO
Ligantes à direita, como CO ou CN -, produzem maior divisão do que ligantes à esquerda, como I - ou Br -.

Geometria do complexo

Como discutido, as geometrias octaédrica e tetraédrica resultam em diferentes padrões e magnitudes de divisão. Complexos quadrados planos exibem valores de Δ maiores do que complexos octaédricos devido ao aumento da assimetria.

Aplicações e implicações da teoria do campo cristalino

Compreender a divisão do campo cristalino ajuda a explicar muitas propriedades de complexos de metais de transição.

Cor

As transições de elétrons entre orbitais d divididas levam à absorção de comprimentos de onda específicos de luz. A cor vista é a cor complementar da luz absorvida. Por exemplo, um complexo que absorve luz vermelha aparecerá verde.

Magnetismo

O arranjo dos elétrons nas orbitais d divididas determina o comportamento magnético dos complexos. Orbitais t 2g preenchidas e orbitais e g vazias resultam em complexos diamagnéticos, enquanto elétrons desemparelhados induzem paramagnetismo.

Estabilidade

A estabilidade dos complexos metálicos pode ser prevista com base na divisão. Valores de Δ maiores geralmente indicam maior estabilidade devido à maior energia necessária para mover elétrons entre orbitais.

Conclusão

A teoria do campo cristalino fornece uma compreensão importante do comportamento dos complexos de metais de transição. Esta teoria fornece uma visão sobre os efeitos do arranjo dos ligantes e permite a previsão de propriedades como cor, magnetismo e estabilidade. Suas aplicações se estendem a áreas como catálise, ciência dos materiais e química bioinorgânica, destacando sua importância e relevância contínua na química moderna.


Pós-graduação → 3.1.1


U
username
0%
concluído em Pós-graduação

← Anterior (3.1)
Química de coordenação
Próximo (3.1.2) →
Teoria do campo dos ligantes

Comentários 



Teoria do Campo Cristalino

https://www.chemistryelite.com/g/3.1.1?ceal=pt