Los Colores y el Magnetismo

Los complejos de metales de transición exhiben una variedad de colores diferentes, atribuidos a la absorción de longitudes de onda específicas de luz visible por estos compuestos. La luz se absorbe cuando tiene la energía necesaria para excitar un electrón de un nivel de energía más bajo a uno más alto. En consecuencia, los complejos de metales de transición generalmente absorben luz que coincide con la energía de división del campo cristalino, o delta, del complejo, que normalmente se encuentra en el rango de luz visible.

Por ejemplo, el hexafluorocobaltato absorbe fuertemente la luz roja pero absorbe mínimamente la luz verde, lo que hace que parezca de color verde. El hexaaminocobalto que tiene un delta más alto, absorbe fuertemente la luz azul de alta energía, pero absorbe mínimamente la luz amarilla. Por consiguiente, el hexaamminecobalto aparece de color amarillo.

Los efectos del delta más pequeño de hexafluorocobaltato no se limitan a su color. Cuando el delta es lo suficientemente bajo, como en el hexafluorocobaltato los electrones ocupan individualmente los orbitales de mayor energía antes de emparejarse en los orbitales de menor energía. Aquí, delta es más pequeño en comparación con la energía de emparejamiento de espines, que es la energía de la repulsión electrostática entre electrones en el mismo orbital.

Como tal, desde el punto de vista de la energía es más factible para los electrones superar el delta y ocupar orbitales de alta energía que superar la energía de emparejamiento de espines para emparejarse en los orbitales de baja energía. Por el contrario, en el hexaamminecobalto delta es mayor que la energía de apareamiento de espines. En consecuencia, los electrones se emparejan en los orbitales de menor energía, dejando vacíos los orbitales de mayor energía, como se esperaba de la regla de Hund.

Como consecuencia de esta diferencia en la distribución electrónica, mientras que el ion Co tiene cuatro electrones no apareados en el hexafluorocobaltato tiene cero electrones no apareados en el hexaamminecobalto En consecuencia, el primero se clasifica como un complejo de alto espín y el último se etiqueta como un complejo de bajo espín. En general, los ligandos de campo débil, que que están asociados con valores pequeños de delta, conducen a complejos de alto espín, mientras que los ligandos de campo fuerte, que promueven valores altos de delta, forman complejos de bajo espín. Los complejos de alto y bajo giro pueden tener propiedades magnéticas muy diferentes.

Por ejemplo, el hexafluorocobaltato de alto espín es atraído por un imán debido a sus electrones desapareados y se denomina paramagnético. Mientras tanto, el hexaamminecobalto de bajo espín es repelido por un imán y etiquetado como diamagnético.