Approche du champ cristallin

Durée : 8 mn

Note maximale : 11

Question

Représentez un diagramme de niveaux d'énergie qui indique qualitativement comment les énergies des orbitales \(d\) sont modifiées à la suite de différents degrés d'interaction entre les électrons \(d\) et les électrons du ligand, dans un complexe octaédrique \(\textrm{ML}_{6}^{\textrm n+}\) :

a. Nommez les orbitales \(d\) de chaque niveau d'énergie.

b. Ecrivez la configuration électronique attendue en terme de \(\textrm t_{2g}\) et \(\textrm e_g\) pour chacune des configurations électroniques suivantes : \(\textrm d^1\) ,\(\textrm d^2\) , \(\textrm d^3\) .

c. A partir du tableau périodique, sélectionnez et répertoriez les ions de la première ligne du bloc \(d\) ayant chacune de ces configurations.

Solution

a. Dans un complexe octaédrique, les orbitales \(\mathrm d_{z^2}\) , \(\mathrm d_{x^{2}-y^{2}}\) symbolisent le jeu d'orbitales \(\textrm{t}_{2g}\) , alors que les orbitales \(\mathrm{d}_{xz}\) , \(\mathrm{d}_{xy}\) , \(\mathrm{d}_{yz}\) symbolisent le jeu d'orbitales \(\textrm{e}_g\) .

Barème : 1 point par orbitale.

b. Pour les configurations électroniques \(\textrm{d}^1\) , \(\textrm{d}^2\) , \(\textrm{d}^3\) , l'occupation des orbitales est la suivante :

\(\textrm{d}^1: \textrm{t}_{2g}^1\)

\(\textrm{d}^2: \textrm{t}_{2g}^2\)

\(\textrm{d}^3: \textrm{t}_{2g}^3\)

Barème : 3 points.

c. Voici l'ensemble des ions du bloc d ayant les configurations électroniques \(\textrm{d}^1\) , \(\textrm{d}^2\) et \(\textrm{d}^3\) :

\(\textrm{d}^1\)

\(\textrm{d}^2\)

\(\textrm{d}^3\)

\(\textrm{Sc}^{2+}\)

\(\textrm{Ti}^{3+}\)

\(\textrm{Ti}^{2+}\)

\(\textrm V^{3+}\)

\(\textrm{V}^{2+}\)

\(\textrm{Cr}^{3+}\)

\(\textrm{Mn}^{++}\)

Barème : 3 points.