Quale metallo di transizione può formare un complesso di spin sia alto che basso? # "Zn" ^ (2 +) #, # "Cu" ^ (2 +) #, # "Mn" ^ (3 +) #, # "Ti" ^ (2 +) #
Bene, vediamo prima che tipo di metallo è ciascuno. I metalli di transizione nella teoria dei campi di cristallo sono generalmente classificati come #d^1#, #d^2#, ..., #d^10#. Quindi, vediamo cosa sono.
CLASSIFICAZIONE DEI METALLI DI TRANSIZIONE
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Il numero atomico di zinco is #30#, quindi è sulla decima colonna nei metalli di transizione. Questo lo rende un #d^10# metallo perché la configurazione elettronica di #"Zn"^(2+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^10# (togli i due #4s# elettroni).
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Il numero atomico di rame is #29#, quindi è sulla decima colonna nei metalli di transizione. Questo lo rende un #d^9# metallo perché la configurazione elettronica di #"Cu"^(2+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^9# (elimina il singolo #4s# elettrone e il decimo #3d# elettroni).
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Il numero atomico di manganese is #25#, quindi è sulla decima colonna nei metalli di transizione. Questo lo rende un #d^4# metallo perché la configurazione elettronica di #"Mn"^(3+)# is #[Ar]color(red)(4s^0) 3d^4# (togli i due #4s# elettroni e uno #3d# elettroni).
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Il numero atomico di titanio is #22#, quindi è sulla seconda colonna nei metalli di transizione. Questo lo rende un #d^2# metallo perché la configurazione elettronica di #"Ti"^(2+)# is #[Ar]3d^2color(red)(4s^0)# (togli i due #4s# elettroni).
Nota come nessuno di questi è #d^8# metalli (come il nichel o il platino), che tendono a formare complessi quadrati planari o tetraedrici. Ciò significa che possiamo concentrarci ottaedrico or tetrahedral complessi (che hanno diagrammi di divisione del campo cristallino molto simili).
SCHEMI DI SPACCO SUL CAMPO DI CRISTALLO
Tutti e quattro questi metalli di transizione hanno comunemente numeri di coordinazione di #mathbf(6)#, tuttavia, esaminiamo i loro complessi diagrammi di divisione del campo cristallino ottaedrici.
HIGH SPIN VS. BASSA SPIN
Alta rotazione = riempi tutti e cinque #d# orbitali prima con un elettrone, quindi raddoppiare.
Bassa rotazione = riempie l'energia più bassa #d# prima gli orbitali completamente, quindi riempi per ultimi gli orbitali di energia superiore.
L'idea è, quali metalli hanno il diritto numero of #d# elettroni che può riempire gli orbitali in modo tale da seguire il principio di Aufbau, la regola di Hund e il principio di esclusione di Pauli, riuscendo comunque ad assumere due diverso, non degenere configurazioni di elettroni?
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).
Pertanto, il manganese formerà un complesso di spin sia alto che basso.