Colores en los compuestos de coordinación

Question

He leído que $\ce{NH3}$ actúa como un SFL con un $\ce{M^3+}$ ión metálico y actúa como un WFL con un $\ce{M^2+}$ ión metálico. También establece que cuando $\ce{NH3}$ forma un complejo con el $\ce{M^2+}$ su constante de estabilidad es $10^{11}$ . Cuando $\ce{H2O}$ forma un complejo con el $\ce{M^2+}$ su constante de estabilidad es $10^{15}$ aunque en la serie espectroquímica, el amoníaco está muy por delante del agua (Química de la Fuente-Triunfo ,publicaciones de destino).

Así que, si eso es cierto, entonces $\ce{[Ni(H2O)6]^2+}$ debería ser más estable que $\ce{[Ni(NH3)6]^2+}$ como $\ce{Ni}$ está en estado de oxidación +2.

El quid de la cuestión es que debemos ordenar los complejos en el orden correcto para la longitud de onda de absorción en la región visible (PYQ- AIIMS 2005) las opciones son $\ce{[Ni(NO2)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(NH3)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(H2O)6]^2+}$ y $\ce{[Ni(NO2)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(H2O)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(NH3)6]^2+}$ .

Utilicé $E=hc/\lambda$ . Por tanto, E es inversamente proporcional a la longitud de onda. Por lo tanto, la respuesta ideal debería ser $\ce{[Ni(NO2)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(H2O)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(NH3)6]^2+}$ . Como $\ce{[Ni(H2O)6]^2+}$ tiene una mejor constante de estabilidad, se requiere más energía para romperla. Por lo tanto, una longitud de onda más corta que $\ce{[Ni(NH3)6]^2+}$ cuya constante de estabilidad es menor. Esto requiere menos energía, por lo tanto una mayor longitud de onda. Pero la respuesta correcta es $\ce{[Ni(NO2)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(NH3)6]^2+}$ < $\ce{[Ni(H2O)6]^2+}$ según el AIIMS . Por favor, explique.

Answer 1

He leído que $\ce{NH3}$ actúa como un SFL con un $\ce{M^3+}$ ión metálico y actúa como un WFL con un $\ce{M^2+}$ ión metálico.

(Supongo que SFL = ligando de campo fuerte y WFL = ligando de campo débil .)

No, esto no es correcto. El amoníaco no es un verdadero ligando de campo fuerte ni un verdadero ligando de campo débil. En cambio, puede formar complejos de alto y bajo espín dependiendo de las propiedades del metal. Por lo tanto, es mejor denominarlo ligando de campo medio.

Tampoco es cierto que todos los complejos de metal(III) amino sean de bajo espín mientras que todos los complejos de metal(II) amino sean de alto espín. Sin embargo, entre los muchos factores diferentes que influyen en el estado de espín de un complejo, es cierto que un estado de oxidación más alto tiende a favorecer (obsérvese la expresión) una configuración de bajo espín.

También establece que cuando $\ce{NH3}$ forma un complejo con el $\ce{M^2+}$ su constante de estabilidad es $10^{11}$ .

Sería muy extraño que las constantes de estabilidad de todos los $\ce{[M(NH3)6]^2+}$ complejos tienen el mismo valor. Piénsalo: los metales son diferentes mientras que todo lo demás es igual. Hay tiene que ser variación. Lo mismo ocurre con los acuacomplejos.

Así que, si eso es cierto, entonces $\ce{[Ni(H2O)6]^2+}$ debería ser más estable que $\ce{[Ni(NH3)6]^2+}$ como el Ni en el $\mathrm{+II}$ estado de oxidación.

No se puede decir mucho sobre la estabilidad de los dos a priori . Lo que puede decir es que ambos complejos deben ser relativamente inertes (aunque no tanto como, por ejemplo, $\ce{[Co(NH3)6]^3+}$ ) a partir de una simple estimación de la CFSE.

El quid de la cuestión es que debemos disponer los complejos en el orden correcto para la longitud de onda de absorción en la región visible

Esto no tiene absolutamente nada que ver con la estabilidad de los complejos o su constante de estabilidad; sólo con su estructura electrónica y la diferencia de energía entre el orbital desde el que se excita un electrón y el orbital al que se excita. Además, tiene que haber un error en $\ce{[Ni(NO2)6]^2+}$ - Me resulta difícil ver un complejo estable con seis radicales estables alrededor.

En cuanto al orden que pide la pregunta, aquí es donde entra en juego la serie espectroquímica y es muy útil. Determine qué orbitales están involucrados, qué efecto tiene una mayor división de campo en ellos, encuentre los ligandos en la serie espectroquímica, determine sus divisiones de campo relativas y traduzca todo eso en una longitud de onda de fotón. Pronto te darás cuenta de que la longitud de onda del complejo hexaaquaníquel(II) debe ser mayor que la longitud de onda del hexaammineníquel(II), lo que te da la respuesta por deducción.

Answer 2

No estoy siendo grosero, pero sinceramente creo que deberías repasar el significado de las series espectroquímicas y cómo se colorean los complejos de metales de transición.

Que un ligando sea fuerte o débil según la serie espectroquímica no se correlaciona con que el complejo sea estable o no, sino con su capacidad para dividir los orbitales d del metal. En la serie espectroquímica, el orden es $\ce{NO2- > NH3 > H2O}$ . Cuanto más fuerte sea el ligando, mayor será la diferencia de energía entre los orbitales d y d*.

Os pongo un ejemplo: la constante de formación de $\ce{[Ag(NH3)2]+}$ es $\mathrm{1.6 \times 10^7}$ mientras que la del $\ce{[AgI2]-}$ es $\mathrm{10^{11}}$ aunque el ligando yoduro es mucho más débil que el amoníaco. Para saber si un complejo es estable o no, hay que tener en cuenta una gran cantidad de cosas, desde la teoría HSAB, el impedimento estérico, la estereoquímica, la regla de los 18 electrones, la estabilidad del estado de oxidación del metal, la disposición del ligando a donar los electrones y, a veces, también hay que considerar las propiedades redox.

Cuando un fotón del espectro UV o Vis es absorbido, no rompe nada. Romper un enlace es el trabajo de los rayos X, los rayos gamma y los rayos cósmicos, simplemente porque los fotones UV/Vis no tienen suficiente energía para romper enlaces. En cambio, los fotones UV/Vis transfieren su energía a un electrón en el orbital d del complejo metálico, y lo "promueven" al orbital d*. Como he mencionado, los dos niveles tienen una diferencia de energía que superar, y para promover el electrón, el fotón necesita que su energía sea al menos igual a la diferencia de energía entre los dos orbitales. Como has mencionado, la energía es inversamente proporcional a la longitud de onda, y las diferencias energéticas de $\ce{NO2-, NH3}$ y $\ce{H2O}$ son del orden de $\ce{[Ni(NO2)6]^{4-} > [Ni(NH3)6]^{2+} > [Ni(H2O)6]^{2+}}$ el orden de la longitud de onda es exactamente el contrario. La respuesta de AIIMS es correcta