Teoría del Campo Cristalino - Complejos Tetraédricos y Cuadrados Planos

Complejos tetraédricos

La teoría del campo de cristal (TCC) es aplicable a moléculas de geometrías distintas de la octaédrica. En los complejos octaédricos, los lóbulos de los orbitales d_x²−y² and d_z² apuntan directamente a los ligandos. Para los complejos tetraédricos, los orbitales d permanecen en su lugar, pero con sólo cuatro ligandos ubicados entre los ejes. Ninguno de los orbitales apunta directamente a los ligandos tetraédricos. Sin embargo, los orbitales d_x²−y² (a lo largo de los ejes cartesianos) se superponen con los ligandos menos que los orbitales d_xy, d_xz, y d_yz Por analogía con el caso octaédrico, el diagrama de energía para los orbitales d en un campo cristalino tetraédrico puede predecirse como se muestra en la Figura 1. Para evitar confusiones, el conjunto octaédrico e_g se convierte en un conjunto tetraédrico e, y el conjunto octaédrico t_2g se convierte en un conjunto t₂.

Figura 1.División de los orbitales d del ion metal bajo campos cristalinos octaédricos y tetraédricos. En comparación con el campo cristalino octaédrico, en el campo cristalino tetraédrico se invierte el patrón de división. El campo cristalino que divide la energía del complejo octaédrico, o Δ_oct, es más grande que el campo cristalino que divide la energía del complejo tetraédrico, Δ_tet.

Puesto que la TCC se basa en la repulsión electrostática, los orbitales más cercanos a los ligandos serán desestabilizados y aumentados en energía en relación con el otro conjunto de orbitales. La división es menor que para los complejos octaédricos porque el solapamiento es menor, por lo que el campo cristalino que divide la energía, o Δ_tet es generalmente pequeño.

Complejos cuadrados planos

La otra geometría común es cuadrada plana. Es posible considerar una geometría cuadrada plana como una estructura octaédrica con un par de ligandos trans eliminado. Se supone que los ligandos eliminados están en el eje z. Esto cambia la distribución de los orbitales d, a medida que los orbitales en o cerca del eje z se vuelven más estables, y aquellos en o cerca de los ejes x o y se vuelven menos estables. Esto resulta en el octaedro t_2g y el e_g establece la división y genera un patrón de división más complicado (Figura 2).

Figura 2.División del conjunto t_2g y del conjunto de orbitales e_g en un campo cristalino cuadrado plano. La energía de división del campo cristalino de los complejos planares cuadrados, o Δ_sp, es mayor que Δ_oct.

Este texto es adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 19.3: Propiedades Espectroscópicas y Magnéticas de los Compuestos de Coordinación.