Complementos de Qumica Inorgnica y Analtica Problemas

DQIAQF 1er cuatrimestre 2015

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Serie N1

Simetra y Estructura Electrnica de Compuestos de Coordinacin

Objetivos Generales:

Analizar las propiedades de simetra de un compuesto y de sus OA relevantes. Interpretar el diagrama de OM de un compuesto de coordinacin. Comparar la validez de los modelos de CC y OM en la descripcin de las propiedades de los complejos.

Objetivos Especficos:

Identificar los elementos de simetra de una molcula.

Asignarle el grupo de simetra puntual correspondiente.

Sealar a qu representacin irreducible pertenece cada orbital o conjunto de orbitales.

Predecir la configuracin electrnica de un compuesto de coordinacin.

Interpretar el diagrama de OM de un complejo de metal de transicin.

Contenidos:

Elementos de simetra. Operaciones de simetra. Grupos de simetra. Representaciones irreducibles.

Tabla de caracteres. Orbitales adaptados por simetra. Clasificacin de los OM en grupos irreducibles

para distintas geometras. Teora de Campo Ligando.

Bibliografa

Espectros Electrnicos de los complejos de los metales de transicin. D. Sutton. Ed. Revert.

M. Orchin y H.H. Jaff. J. Chem. Ed. 47 (1970) 246-252, 372-377, 510-516.

Chemical Applications of Group Theory, 3rd Ed, F. A. Cotton, Wiley

Problema 1:

Identifique los elementos de simetra que caracterizan a los siguientes objetos:

i) una mesa rectangular de cuatro patas, ii) un par de anteojos, iii) un florero sin asas iv) un florero con asas

v) un cubo vi) un octaedro

vii) un tetraedro.

Problema 2:

Asigne el grupo de simetra puntual a cada uno de los siguientes compuestos:

i) benceno ii) cada uno de los tribromobencenos

iii) [Co(NH3)6]2+ iv) BF3, NF3

v) H2O, H2Te vi) CH4, CH2Cl2

Problema 3:

(a) Describa los elementos de simetra de la molcula de agua a qu grupo de simetra puntual

pertenece.

(b) Indique sus operaciones de simetra.

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(c) Muestre que el conjunto de operaciones constituye un grupo.

(d) Identifique a qu representacin irreducible pertenecen cada uno de los siguientes OM del agua y

asgneles la notacin espectroscpica correspondiente.

Problema 4:

Analice la simetra de los OA relevantes para el enlace en el ion ICl4-. Para ello:

(a) Asigne el grupo de simetra puntual al que pertenece la especie.

(b) Comience el anlisis por el tomo central. A qu representacin irreducible pertenecen los OA s

y p?

(c) A qu representacin irreducible pertenecen las siguientes combinaciones lineales adaptadas por

simetra (CLAS)?:

A = 1/2 (s1 + s2 + s3 + s4) B

= 1/2 (s1 - s2 + s3 - s4)

C = 1/2 (px1 + py2 - px3 - py4) D

= 1/2 (py1 + px2 + py3 + px4)

(d) Halle las CLAS faltantes (cuntas seran?) y complete el anlisis para todas las CLAS de los OA

s y p de los cloruros.

(e) Qu combinaciones OAcentral/CLAS podrn construirse, sobre la base de argumentos de

simetra? Qu OM resultaran eventualmente?

Problema 5:

A qu representacin irreducible pertenecen los orbitales p de los cloruros y los orbitales d del metal

en el compuesto [PtCl4]2-? Verifique sus resultados observando las tablas de caracteres que posee en

el set de tablas de la materia.

Problema 6:

Empleando la Teora de Orbitales Moleculares aplicada a compuestos de coordinacin:

(a) Describa el desdoblamiento de orbitales d de un metal en un complejo octadrico y en uno

tetradrico Cmo se relaciona Td con Oh?

(b) En general, Cmo es este desdoblamiento para un complejo cuadrado-plano? Qu vinculacin

tiene con los desdoblamientos descriptos en el punto anterior?

(c) Describa el efecto que produce sobre un ligando tipo aceptor y un ligando del tipo donor.

(d) Por qu los complejos tetradricos no presentan configuraciones de bajo spin? Y los complejos

de los metales de la segunda y tercer serie de transicin?.

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Problema 7:

Indique la cantidad de electrones desapareados y la energia de estabilizacion de campo ligando para

cada uno de los siguientes compuestos

(a) Fe(CN)64- (b) Fe(H2O)6

3+ (c) Co(NH3)63+ (d) Cr(NH3)6

3+

(e) Ru(NH3)63+ (f) PtCl6

2- (g) Cr2O3 (h) Fe2O3 (i) CoCl42-

Problema 8:

Indique en cul de los siguientes compuestos el metal posee un mayor . Justifique.

(a) [Fe(H2O)6]3+ y [Fe(H2O)6]

2+ (b) [Ru(NH3)6]3+ y [Ru(H2O)6]

3+

(c) [Fe(CN)6]4- y [Ru(CN)6]

4- (d) [Fe(H2O)6]3+

y Fe2O3