Propriétés magnétiques de composés de coordination [Propriétés électroniques]

Propriétés magnétiques de composés de coordination

Partie

Question

Prédisez les produits \(\chi_\textrm M\textrm T\) et les susceptibilités paramagnétiques \(\chi_\textrm M\) des espèces suivantes à 300 K :

\([\textrm{Fe}(\textrm H_2\textrm O)_6]^{2+}\), \([\textrm{Fe}(\textrm H_2\textrm O)_6]^{3+}\), \([\textrm{Fe}(\textrm{CN})_6]^{4-}\), \([\textrm{Fe}(\textrm{CN})_6]^{3-}\),

\([\textrm{Ni}(\textrm H_2\textrm O)_6]^{2+}\), \([\textrm{Co}(\textrm{CN})_6]^{3-}\), \([\textrm{Co}(\textrm{CN})_6]^{4-}\)

Aide méthodologique

Déterminer les configurations électroniques de tous les métaux de transition impliqués. Les complexes sont-ils haut-spin ou bas-spin ? En déduire leurs spin total S et les valeurs \(\chi_\mathrm{M}T\) de associées.

Solution détaillée

On détermine la configuration électronique des différents complexes, sachant que les ligands \(\textrm H_2\textrm O\) vont induire un champ faible et les ligands \(\textrm{CN}^-\) un champ fort.

On en déduit la valeur de \(\chi_\textrm MT\) en fonction du spin du complexe grâce à la loi de Curie qui indique que \(\chi_\textrm M\textrm T\) est égal à \(\textrm{C}\), constante de Curie ; \(\textrm C\) ayant pour expression \(\mathrm{C}=\frac{1}{2} \textrm S (\textrm S+1)\).

\(\chi_\textrm M\) s'en déduit immédiatement en divisant par la température.

Complexe	Degré d'oxydation du métal	Configuration électronique	Valeur du spin S	\(\frac{\mathrm{\chi_MT}}{\mathrm{cm^3Kmol^{-1}}}\)	\(\frac{\mathrm{\chi_M}}{\mathrm{cm^3mol^{-1}}}\) à 300 K
\(\mathrm{[Fe(H_2O)_6]^{2+}}\)	+II	\(\mathrm{t^4_{2g}e^2_g}\)	2	3,0	0,0100
\(\mathrm{[Fe(H_2O)_6]^{3+}}\)	+III	\(\mathrm{t^3_{2g}e^2_g}\)	\(\frac{5}{2}\)	4,375	0,0146
\(\mathrm{[Fe(CN)_6]^{4-}}\)	+II	\(\mathrm{t^6_{2g}}\)	0	0	0
\(\mathrm{[Fe(CN)_6]^{3-}}\)	+III	\(\mathrm{t^5_{2g}}\)	\(\frac{1}{2}\)	0,375	0,00125
\(\mathrm{[Ni(H_2O)_6]^{2+}}\)	+II	\(\mathrm{t^6_{2g}e^2_g}\)	1	1,0	0,00333
\(\mathrm{[Co(CN)_6]^{3-}}\)	+III	\(\mathrm{t^6_{2g}}\)	0	0	0
\(\mathrm{[Co(CN)_6]^{4-}}\)	+II	\(\mathrm{t^6_{2g}e^1_g}\)	\(\frac{1}{2}\)	0,375	0,00125