Diferença entre ligante forte e ligante fraco

Diferença de chave - ligante forte vs Ligante fraco
 

Um ligante é um átomo, íon ou molécula que doa ou compartilha dois de seus elétrons através de uma ligação covalente coordenada com um átomo ou íon central. O conceito de ligantes é discutido sob química de coordenação. Os ligantes são espécies químicas envolvidas na formação de complexos com íons metálicos. Por isso, eles também são conhecidos como agentes complexantes. Os ligantes podem ser monodentados, bidentados, tridentados, etc. com base na denticidade do ligante. Denticidade é o número de grupos de doadores presentes em um ligante. Monodentado significa que o ligante tem apenas um grupo de doadores. Bidentado significa que possui dois grupos de doadores por uma molécula de ligante. Existem dois tipos principais de ligantes categorizados com base na teoria dos campos cristalinos; ligantes fortes (ou ligantes de campo forte) e ligantes fracos (ou ligantes de campo fraco). o diferença chave entre ligantes fortes e ligantes fracos é que a divisão dos orbitais após a ligação a um ligante de campo forte causa uma diferença maior entre os orbitais de nível mais alto e mais baixo, enquanto a divisão dos orbitais após a ligação a um ligante de campo fraco causa uma diferença menor entre os orbitais de nível de energia mais alto e mais baixo.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é a teoria do campo de cristal
3. O que é um ligante forte
4. O que é um ligante fraco
5. Comparação Lado a Lado - Ligante Forte vs Ligante Fraco em Forma Tabular
6. Resumo

O que é a teoria dos campos de cristal?

A teoria do campo de cristais pode ser descrita como um modelo projetado para explicar a quebra de degenerescências (invólucros de elétrons de energia igual) dos orbitais de elétrons (geralmente orbitais d ou f) devido ao campo elétrico estático produzido por um ânion ou ânions circundantes (ou ligantes). Essa teoria é frequentemente usada para demonstrar o comportamento de complexos de íons de metais de transição. Essa teoria pode explicar as propriedades magnéticas, cores dos complexos de coordenação, entalpias de hidratação, etc..

Teoria:

A interação entre o íon metálico e os ligantes é resultado da atração entre o íon metálico com uma carga positiva e a carga negativa dos elétrons não pareados do ligante. Essa teoria é baseada principalmente nas mudanças que ocorrem em cinco orbitais de elétrons degenerados (um átomo de metal possui cinco d orbitais). Quando um ligante se aproxima do íon metálico, os elétrons não emparelhados ficam mais próximos de alguns orbitais d do que os de outros orbitais d do íon metálico. Isso causa uma perda de degeneração. E também, os elétrons nos orbitais d repelem os elétrons do ligante (porque ambos têm carga negativa). Portanto, os orbitais d que estão mais próximos do ligante têm alta energia do que os de outros orbitais d. Isso resulta na divisão dos orbitais d em orbitais d de alta energia e orbitais d de baixa energia, com base na energia.

Alguns fatores que afetam essa divisão são; natureza do íon metálico, estado de oxidação do íon metálico, disposição dos ligantes ao redor do íon central e natureza dos ligantes. Após a divisão desses orbitais d com base na energia, a diferença entre os orbitais d de alta e baixa energia é conhecida como parâmetro de divisão do campo de cristal (∆_outubro para complexos octaédricos).

Figura 01: Padrão de divisão em complexos octaédricos

Padrão de divisão: Como existem cinco orbitais d, a divisão ocorre na proporção de 2: 3. Nos complexos octaédricos, dois orbitais estão no alto nível de energia (coletivamente conhecido como "por exemplo') e três orbitais estão no nível de energia mais baixo (coletivamente conhecido como t2g) Nos complexos tetraédricos, ocorre o contrário; três orbitais estão no nível mais alto de energia e dois no nível mais baixo de energia.

O que é ligante forte?

Um ligante forte ou um ligante de campo forte é um ligando que pode resultar em uma divisão mais alta do campo de cristal. Isso significa que a ligação de um ligante de campo forte causa uma diferença maior entre os orbitais de nível de energia mais alto e mais baixo. Exemplos incluem CN^- (ligantes de cianeto), NO₂^- (nitro ligante) e CO (ligantes carbonílicos).

Figura 02: Divisão de baixa rotação

Na formação de complexos com esses ligantes, primeiro, os orbitais de menor energia (t2g) são completamente preenchidos com elétrons antes de serem preenchidos com outros orbitais de alto nível de energia (por exemplo). Os complexos formados dessa maneira são chamados de "complexos de baixa rotação".

O que é um ligante fraco?

Um ligante fraco ou um ligante de campo fraco é um ligando que pode resultar em uma divisão do campo cristalino inferior. Isso significa que a ligação de um ligante de campo fraco causa uma menor diferença entre os orbitais de nível de energia mais alto e mais baixo.

Figura 3: Divisão de alta rotação

Nesse caso, como a baixa diferença entre os dois níveis orbitais causa repulsões entre elétrons nesses níveis de energia, os orbitais de energia mais alta podem ser facilmente preenchidos com elétrons quando comparados aos orbitais de baixa energia. Os complexos formados com esses ligantes são chamados de "complexos de alta rotação". Exemplos de ligantes de campo fraco incluem I^- (ligando iodeto), Br^- (ligando brometo), etc..

Qual é a diferença entre ligante forte e ligante fraco?

Ligante Forte vs Ligante Fraco
Um ligante forte ou um ligante de campo forte é um ligante que pode resultar em uma divisão maior do campo de cristal.	Um ligante fraco ou um ligante de campo fraco é um ligante que pode resultar em uma divisão do campo cristalino inferior.
Teoria
A divisão após a ligação de um ligante de campo forte causa uma diferença maior entre os orbitais de nível de energia mais alto e mais baixo.	A divisão dos orbitais após a ligação de um ligante de campo fraco causa uma menor diferença entre os orbitais de nível de energia mais alto e mais baixo.
Categoria
Os complexos formados com ligantes de campo forte são chamados de "complexos de baixa rotação".	Os complexos formados com ligantes de campo fraco são chamados de "complexos de alta rotação".

Sumário - Ligante Forte vs Ligante fraco

Ligantes fortes e ligantes fracos são ânions ou moléculas que causam a divisão dos orbitais d de um íon metálico em dois níveis de energia. A diferença entre ligantes fortes e ligantes fracos é que a divisão após a ligação de um ligante de campo forte causa uma diferença maior entre os orbitais de nível de energia mais alto e mais baixo, enquanto a divisão dos orbitais após a ligação de um ligante de campo fraco causa uma diferença menor entre os ligantes de alto e baixo orbitais de nível de energia.

Referência:

1. Helmenstine, Anne Marie, D. “Definição do Ligante”. ThoughtCo, 11 de fevereiro de 2017. Disponível aqui
2. "Ligantes". LibreTexts, 19 de janeiro de 2018. Disponível aqui
3.Os Editores da Encyclopædia Britannica. "Ligando." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 12 de agosto de 2010. Disponível aqui 

Cortesia da imagem:

1. 'Divisão do campo de cristal octaédrico' Por YanA, usuário da Wikipedia em inglês (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia  
2.'CFT-vetor de diagrama de divisão de rotação baixa 'por Offnfopt, (Domínio Público) via Commons Wikimedia  
3.'CFT-High Spin Splitting Diagram-Vector 'Por Offnfopt, imagem de referência criada por YanA - Trabalho próprio (Domínio Público) via Commons Wikimedia