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    Arquivo: /didtico/MOSS

    UMA INTRODUO ESPECTROSCOPIA

    MSSBAUER PARA QUMICOS

    Notas de aula: Prof.: Valderes Drago

    Laboratrio de Espectroscopia Mssbauer

    Departamento de Fsica

    Universidade Federal de Santa Catarina

    e-mail: [email protected]

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    CAPTULO 1

    O EFEITO MSSBAUER

    1.1

    A FLUORESCNCIA RESSONANTE GAMA

    Considere um sistema quntico (um tomo, por exemplo) em um estado excitado

    com energia E1acima de seu estado fundamental. Este tomo ao decair

    espontaneamente ao seu estado fundamental, emite um fton de energia h= E1, que

    pode ser absorvido por um segundo tomo na sua vizinhana (inicialmente em seu

    estado fundamental), promovendo-o ao nvel excitado E1. Este fenmeno chamado

    defluorescncia ressonante, e foi observado pela primeira vez para os nveiseletrnico do sdio em 1904.

    A fluorescncia ressonante parece trivial para o caso atmico, significando

    meramente a transferncia de energia de um sistema a outro atravs do campo

    eletromagntico. Entretanto uma descrio mais detalhada deve levar em conta que

    um fton de energia hpossui um momento p = h/c, de forma que o tomo emissor

    (suposto inicialmente em repouso) deve recuar com um momento p, e portanto com

    uma energia cintica de recuo:ER= p

    2/2M E12/2Mc2 (1.1)

    A nica fonte de energia disponvel para fornecer esta energia de recuo a

    prpria energia de excitao armazenada no tomo. Portanto a energia do fton

    emitido no ser E1, e sim h = E1- ER. Por outro lado, o tomo absorvedor tambm

    dever adquirir uma energia cintica ERquando absorver o fton, de forma que este s

    poder excit-lo se trouxer consigo a energia h = E1- 2ER. H portanto um dficit

    de energia do fton igual a 2ER, o que para o caso eletrnico insignificante maspara o caso nuclear torna impossvel ocorrer a fluorescncia.

    O que garante a existncia da fluorescncia ressonante no caso atmico a

    incerteza na energia do estado excitado (ou largura de linha do estado), dada pelo

    princpio de Heisenber:

    E = = / (1.2)

    onde a vida mdia do estado excitado. Ou seja, em uma amostra macroscpica de

    tomos excitados todos a um mesmo nvel, as energias desses tomos no so todasidnticas a E1, mas esto distribudas em torno desse valor, com uma disperso (ou

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    incerteza) de E. Uma expresso terica para essa distribuio a funo

    lorentziana:

    ( )p E

    E E( )

    /

    =

    +

    2 1

    11

    2

    2

    (1.3)

    onde a largura a meia altura (FWHM = full with at half maximum). De acordo

    com a discusso acima, as energias dos ftons emitidos tero uma funo de

    distribuio anloga a esta, porm centradas em (E1 ER) ao invs de E1. Da mesma

    forma, o processo de absoro pode tambm ser associado a uma funo

    probabilidade de absoro, s que centrada em (E1+ ER), ver esquema abaixo:

    intuitivo pensar que a possibilidade de haver ressonncia dada pelo grau de

    superposio das duas curvas, o que pode ser aprecivel se ERno for muito maior do

    que .

    Para transies atmicas que no envolvam estados metaestveis,

    tipicamente da ordem de 10-8s. Pela eq.(1.2) resulta 10-7eV. Para estimar a

    energia de recuo, suporemos E110 eV e M 50 u.a., donde resulta ER10-9eV.

    Vemos ento que neste exemplo, o deslocamento relativo das linhas de emisso eabsoro atmicas cerca de 100 vezes menor que a sua largura, o que garante uma

    sobreposio de praticamente 100%.

    J para as transies radiativas nucleares com emisso de raios gama,

    tambm da ordem de 10-8s, o que resulta em 10-7eV. Porm a grande diferena

    est na energia do fton envolvido, que agora da ordem de 104eV ou mais, de modo

    que as energias de recuo envolvidas sero de 106vezes maiores do que no caso

    eletrnico. Disso resulta /ER10-4

    , tornando a sobreposio das linhas de

    emisso e de absoro praticamente desprezvel.

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    Ento para podermos observar a fluorescncia ressonante de raios gama

    nucleares precisaremos apelar para um dispositivo que (a) desloque ou (b) alargue a

    linha de emisso. As duas abordagens fazem uso de efeito Doppler: se no momento

    da emisso o ncleo tiver uma velocidade vxna direo do fton, a energia deste ser

    acrescida de E = E(vx/c).

    (a)Podemos compensar a energia de recuo dando aos ncleos emissores uma

    velocidade tal que E 2ER, o que resulta em vx30 m/s. Isto foi obtido

    por Moon em 1950 distribuindo o material radioativo na borda de um

    disco que girava a 3000 rotaes por minuto.

    (b)As velocidades necessrias podem ser obtidas trmicamente, pois pode-se

    mostrar que quando os ncleos emissores apresentarem uma distribuio

    de velocidades de Maxwell-Boltzmann, os ftons emitidos apresentaro

    uma distribuio gaussiana de energias, com um desvio padro E=

    (2ERkT)1/2. Em T = 300 K, resulta E7x10

    -3eV, maior do que a energia

    de recuo.

    Em 1957 Rudolf Mssbauer, durante o seu doutorado, efetuava medidas da

    vida mdia no nvel de 129 keV do 191Ir. Ao abaixar a temperatura para reduzir a

    seo de choque de absoro gama, observou que esta aumentava. Este resultado

    inesperado, que foi por ele corretamente interpretado, ficou conhecido como

    absoro ressonante nuclear sem recuo ou simplesmente efeito Mssbauer, e lhe

    valeu o prmio Nobel de Fsica em 1961.

    O efeito Mssbauer consiste na possibilidade de ocorrer emisso e absoro

    de raios gama sem recuo(oufluorescncia de raios gama), isto com a energia

    integral do nvel E1, quando o ncleo est incorporado a um slido. Esta ltima

    condio essencial: a emisso sem recuo no ocorre em lquidos ou gases. A

    explicao mais elementar consiste em afirmar que o momento de recuo (que existe

    necessariamente) absorvido pelo slido como um todo, cuja massa pode ser

    considerada infinita, resultando uma energia cintica de recuo desprezvel. Este

    argumento simplista demais por considerar o tomo emissor como estando

    rigidamente ancorado ao cristal; ao contrrio, este ltimo deve ser imaginado como

    uma assemblia de osciladores harmnicos quantizados, que podem absorver

    quantidades finitas de energia atravs da criao de um fonon de rede. De fato, a

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    emisso sem recuo (isto , sem a criao de fonons) um fenmeno que tem uma

    certa probabilidade de ocorrer, dada pela expresso

    ( )f k x= exp 2 2 (1.4)

    onde k o vetor de onda do fton: k = E1/c, e x2 o deslocamento quadrtico

    mdio do ncleo emissor na direo do fton emitido. O fator definido pela eq. (4)

    conhecido como frao sem recuo, fator de Lamb-Mssbauer ou simplesmente

    fatorf. Algumas de suas propriedades podem ser argidas observando a eq.(4):

    (a)Num fludo x 2 ilimitado, e portantof= 0.

    (b)Num slido x 2 finito e portantof 0. No entanto, para quef tenha

    um valor razovel, o valor de k no pode ser excessivamente grande: na

    prtica, isto limita a aplicao da espectroscopia Mssbauer nucldeos

    que apresentem o seu primeiro estado excitado at no mximo 100 keV.

    (c) x 2 aumenta com a temperatura, portantof funo decrescente de T.

    (Esta foi a razo pela qual R. Mssbauer s observou o efeito a baixas

    temperaturas com o 191Ir).

    (d)

    Mesmo a T = 0 K, o fatorf menor do que 1, porque x2

    0 no estadofundamental do oscilador harmnico. Esta , provavelmente, a nica

    manifestao experimental direta do movimento do ponto zero.

    1.2DECAIMENTO DO 57Co:

    O istopo do 57Fe um dos mais convenientes para a espectroscopia

    Mssbauer, por causa de seu alto fatorf, alta seo de choque de absoro, e aexistncia de um parente radioativo conveniente (o 57Co) apesar de sua

    abundncia natural de apenas 2,2 %.

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    Dados do57

    Fe:

    Abundncia isotpica = 2.2 %

    Pai radioativo: 57Co (decai por Captura Eletrnica, t1/2= 270 dias)

    E1= 14.3 keV

    ER= 0.0020 eV [Para D= 400 K, f(0 K) = 0.92, f(300K) = 0.71 ]

    o= 2.57 x 10-18cm2 ; Ig= , Ie= 3/2

    Para o nvel E1, usando = 6,582x10-16 eV.s e = ln2

    1/2 e a eq.(1):

    (57Fe) = 9,5 x 10-9eV

    O que resulta em uma resoluo (E1/) = 1,5 x 1012. Com esta resoluo seria

    equivalente a detectar variaes de 10 cm na distncia Terra-Sol! A enorme

    resoluo (relativa) da espectroscopia Mssbauer permitiu em 1.960 (Univ. de

    Harvard), demonstrar em laboratrio o red-shift, E/E = gh/c2.

    Na espectroscopia do 57Fe: 1 mm/s = 4,8 x 10-8eV = 7,7 x 10-20erg e (57Fe) = 0.192

    mm/s========================================================

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    CAPTULO 2

    A ESPECTROSCOPIA MSSBAUER

    Para podermos detectar uma absoro devemos (como em qualquer

    espectroscopia) criar e destruir as condies de ressonncia; ou seja temos que ter um

    dispositivo que possa variar a energia dos ftons emitidos. Na espectroscopia

    Mssbauer (EM) isto feito pelo acrscimo de energia Doppler ao fton quando se

    pe a fonte emissora em movimento: E = (vx/c)E. As experincias de EM

    necessitam de uma fonte (ancorada a um oscilador eletro-mecnico que se move com

    velocidade vx) e de um absorvedor. Utiliza-se uma fonte monocromtica (onde os

    nveis de energia do estado Mssbauer esto degenerados), constituindo esta uma

    referncia para analisar as interaes hiperfinas no absorvedor.

    A figura acima representa um espectro para um caso muito particular, em que

    o absorvedor tem a mesma envoltria eletrnica que a fonte; neste caso, a nica linha

    de absoro est centrada no zero de velocidade. Quando isto no for mais

    verdadeiro, o pico aparecer deslocado esquerda ou direita do zero de velocidades

    (ou de energias).

    A energia do fton emitido ou absorvido sem excitao de fonons

    determinada principalmente pelas propriedades nucleares, mas tambm afetada,

    ainda que em escala muito menor, pela distribuio eletrnica externa ao ncleo

    (interaes hiperfinas). A largura de linha obtida pelo mtodo espectroscpico o

    dobro da largura de Heisenberg. No caso do 57Fe a largura de linha espectroscpica :

    = 0.192 mm/s. Esta largura de linha inferior s perturbaes na energia do raio

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    gama provocadas pelas interaes hiperfinas entre o ncleo e sua envoltria

    eletrnica; consequentementea medida das energias de ressonncia permite resolver a

    estrutura hiperfina dos nveis nucleares.

    2.1O DESLOCAMENTO ISOMRICO:

    O Hamiltoniano da interao hiperfina a soma de trs termos: uma contribuio

    de monopolo eltrico Eo(deslocamento isomrico), uma contribuio de quadrupolo

    eltrico E2(desdobramento quadrupolar) e uma contribuio magntica M1(interao

    magntica) eles so chamados deparmetros hiperfinos.

    O deslocamento isomrico (IS) se manifesta como um afastamento, em relao ao

    zero de velocidade, da centride do espectro de ressonncia. Ele conseqncia da

    diferena entre o estado excitado e o fundamental, da energia de interao

    eletrosttica entre a densidade de cargas nucleares e a distribuio de cargas

    eletrnicas que possuem uma probabilidade finita de serem encontradas na regio

    nuclear. Para um absorvedor (A) em relao a uma fonte (F) ele dado por:

    ( )IS Ze R Rex f A F=

    2

    50 0

    22 2

    22

    ( ) ( ) (2.1)

    onde ex e f so os raios quadrticos mdios para a distribuio de cargas

    nucleares para o estado excitado e fundamental; Z o nmero atmico e (o)|2 a

    distribuio de cargas eletrnicas no ncleo (que numa aproximao no relativstica,

    apresenta apenas contribuio dos orbitais s). Esta equao ainda no contm o

    deslocamento Doppler de segunda ordem, o qual em geral desprezvel sempre que

    fonte e absorvedor estiveram na mesma temperatura.

    A equao (2.1) consiste de dois fatores: o primeiro contm somente

    parmetros nucleares; o segundo um fator essencialmente atmico (ou qumico) poiss contm diferenas nas densidades eletrnicas nos ncleos entre fonte e absorvedor.

    importante notar que IS depende do absorvedor e da fonte.

    Para podermos comparar medidas feitas com vrias fontes, convencionou-se

    referir o valor de IS a um padro, no caso o ferro metlico (-Fe). Assim, se o valor

    de IS de uma certa substncia for de 0,20 mm/s quando medido com uma fonte de

    Rh(57Co), e o IS do -Fe for de 0,08 mm/s quando medido com a mesma fonte,

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    ento diremos que o IS da substncia em questo em relao ao -Fe ser: IS = 0,20

    (-0,08) = 0,28 mm/s. Este valor agora independente da fonte utilizada.

    Embora a densidade dos orbitaispe dseja nula no ncleo, a variao na

    populao destes orbitais ir determinar variaes na densidade sno ncleo, via efeitode blindagem. Clculos de Hartree-Fock para diferentes configuraes d ndo ferro,

    mostram que um decrscimo no nmero de eltrons dcausa um acrscimo

    considervel na densidade total de eltrons sno ncleo (devido principalmente

    blindagem nos orbitais 3s). Como para o 57Fe o termo (ex- f) negativo,

    devemos esperar que um on d 6Fe(II) HS apresente IS apreciavelmente maior do que

    um on d 5Fe(III) HS.

    NOTA: a contribuio Doppler de segunda ordem ao IS para variaes trmicas de 4 K a 300 K foi

    medida por Viollet como sendo de 0.121 mm/s para o -Fe ; j para composto de ferro com

    diferentes ligantes orgnicos, foi estimada por Kppers entre 0,08mm/s a 0,09 mm/s.

    Em molculas a descrio do IS se torna bem mais complexa no s por causa

    do grau de ionicidade das ligaes, mas principalmente porque as densidades s,pe d

    sero modificadas pelas ligaes covalentes. No caso do 57Fe os processos covalentes

    importantes so a ligao sigma e a retro-doao pi; ambos iro produzir mudanas

    nas populaes 4s e 3d , quando comparadas aos valores do on livre. Os clculostericos satisfatrios realizados ainda se restringem a um pequeno nmero de casos de

    molculas relativamente simples. Mesmo assim de um ponto de vista de

    caracterizao qumica, extremamente til obter variaes relativas nas populaes

    dos orbitais de valncia a partir dos valores de IS, lembrando que: um acrscimo na

    populao 4s decresce o IS, enquanto que um acrscimo na densidade 3d produz um

    acrscimo no IS.

    A EM de 57Fe possui uma boa sensibilidade na distino de estados de

    oxidao do ferro em configurao de alto spin (HS). Para uma coordenao

    octadrica, IS varia grosso modo de 0,18 a 0,70 mm/s para ons de Fe(III) e de

    0,70 a 1,30 mm/s para ons de FE(II). Existe uma marcada tendncia de queda nos

    valores de IS quando o nmero de coordenao decresce . J para configuraes de

    baixo spin (LS), a medida do IS por si s, no pode garantir a avaliao do estado de

    oxidao devido aos mais significativos efeitos de covalncia, sendo em geral

    necessrio o recurso de uma tcnica de medida magntica.

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    2.2O DESDOBRAMENTO QUADRUPOLAR:

    No estado excitado (Iex= 3/2), o ncleo do57Fe possui um momento de

    quadrupolo nuclear (Q), ou seja, a distribuio de cargas nucleares deste estado no

    esfrica. Quando este ncleo estiver em um ambiente onde a distribuio de cargasextranucleares no for esfericamente simtrica, ou seja, num ambiente onde existir um

    Gradiente de Campo Eltrico (EFG = i.Ej= - Vij) no nulo, surge uma interao

    quadrupolar de natureza eletrosttica:

    H= Q. .E (2.2)

    Aps diagonalizado, o tensor Vij apresenta trs componentes principais, as

    quais devem obedecer a equao de Laplace ( Vxx+ Vyy+ Vzz= 0 ), devido a

    eletroneutralidade do sistema. Portanto o tensor EFG apresenta apenas duascomponentes independentes, que por convenincia sero renomeadas como:

    - Vzz= eq (2.3)

    onde e = 1.602 x 10-19C a carga do prton, e q chamada simplesmente gradiente

    de campo eltrico. A segunda componente definida como:

    = V V

    V

    xx yy

    zz

    , com Vzz>Vyy Vxx (2.4)

    onde chamado parmetro de assimetria; note que: (i) Vzze q possuem sinaisdiferentes; (ii) a magnitude do parmetro de assimetria varia de zero a um: 0

    1. Os eixos que diagonalizam o tensor EFG so chamados de eixos prprios. Muitas

    das propriedades do tensor EFG podem ser deduzidas a partir das propriedades de

    simetria da molcula. Por exemplo, se uma molcula possui um eixo de simetria C4(

    como em trans-MA2B4, simetria D4h, onde M o tomo Mssbauer); ento se

    escolhermos o eixo C4como a direo Z do tensor EFG, este j surge diagonalizado.

    Uma rotao de 90ao redor do eixo Z no produz nenhuma mudana no tensor EFG,

    ou seja Vxx= Vyy, e portanto 0. J para o ismero cis-MA2B4com simetria C2v,

    o eixo prprio Z do EFG no coincide com o eixo de maior simetria C2; a pesar disto,

    pode-se mostrar, que tambm para o ismero cis, 0. De fato em coordenao

    octadrica, 0 estar associado com uma distoro rombodrica.

    Para o caso do 57Fe (e tambm do 119Sn) em que Ig= 1/2e Iex= 3/2a interao

    quadrupolar no altera o nvel fundamental, mas desdobra (parcialmente) o primeiro

    nvel excitado em dois sub-nveis (mI= e mI= 3/2). Resultam ento duas

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    transies permitidas com o estado fundamental, originando um espectro

    caracterizado como dubleto quadrupolar, de acordo com a figura:

    onde a separao dos picos o desdobramento quadrupolar (QS) dado por:

    QS e qQ= +

    1

    21

    32

    2 1 2/

    (2.5)

    e a centride dos dois picos, o IS relativo fonte. Note que semelhante ao caso do

    IS, a equao para QS um produto de um fator nuclear (eQ) por um fator atmico

    (eq) o qual depende do ambiente qumico. A magnitude de QS proporcional ao

    EFG o qual por sua vez, uma medida da distoro da simetria cbica tanto da

    distribuio da densidade eletrnica, como do arranjo dos ligantes ao redor do tomo

    Mssbauer.

    Idealmente gostaramos de obter trs informaes de uma medida de QS: a

    magnitude de q e de , e o sinal de q. Entretanto, pela natureza da eq.(2.5), obvio

    que ambos os parmetros q e no podero ser calculados a partir de uma medida de

    QS. J a medida do sinal de QS (e de q) tambm no poder ser avaliado a partir de

    espectros de p, porque neste caso as linhas do dubleto quadrupolar apresentam a

    mesma intensidade. Para o 57Fe Q = 0,21 barn (que um valor maior que zero), logo

    se o estado mI= 3/2 estiver em mais alta energia (como na figura 2.2), o sinal de QS

    (e tambm o sinal de q) ser positivo. Medidas do sinal de q e da magnitude de , s

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    podem ser feitas atravs de tcnicas especiais, que envolvem espectros de mono-

    cristal ou sob intensos campos magnticos.

    AS ORIGENS DO EFG:Na equao (2.5) o termo (1 + 2/3)1/2 varia de 1 para = 0, at 1,15 para =

    1. Logo a magnitude de QS pouco sensvel em relao a . Assim, para discutir as

    origens do EFG vamos assumir (com um erro de no mximo 15 %) que = 0, o que

    nos permite expressar q como:

    q = (1 - )qlat + (1 R) qval (2.6)

    Na presena de um EFG gerado pela rede, as camadas eletrnicas cheias (ou

    seja, o caroo) do tomo Mssbauer se deformam e passam a gerar elas tambm umEFG, que proporcional ao EFG previamente existente. Na equao (2.6) os efeitos

    da deformao do caroo esto representados pelas constantes R e . A constante R

    conhecida comofator de blindagem de Sternheimer, e seu valor da ordem de 0,2 a

    0,3 , significando que o caroo reduz um pouco o EFG gerado pelos eltrons da

    camada incompleta. J a constante conhecida comofator de anti-blindagem de

    Sternheimer sempre negativa e de mdulo bem maior que 1 ; ou seja, o caroo

    amplifica o EFG produzido pelas cargas dos ligantes. Para o Fe+2, = - 10,6

    enquanto que para o Fe+3, = - 9,1 . Note que os fatores de Sternheimer no alteram

    o sinal de qlate de qval.

    As origens do EFG envolvem problemas de estrutura qumica e de estado

    slido. A eq.(2.6) nos permite analisar as duas fontes do EFG:

    (a) A primeira fonte chamada de contribuio de rede, qlat, surge quando os ons

    circundantes ao tomo Mssbauer apresentam simetria abaixo do cbica. Ela dada

    por:

    ( )q

    Z

    rlati i

    ii

    =

    3 12

    3

    cos (2.7)

    onde a somatria sobre todos os ligantes com carga efetiva Zi. A contribuio de

    rede pode ento ser calculada se a estrutura da molcula for conhecida com preciso.

    As dificuldades que surgem so: (i) os valores da carga efetiva Zisero fracionrios e

    de difcil atribuio (a no ser em compostos fortemente inicos); (ii) a eq.(2.7)considera tomos puntuais, mas ela pode ser refinada para levar em conta o momento

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    de dipolo eltrico induzido em cada on pelas cargas vizinhas; (iii) a equao muito

    sensvel posio dos ons, e pequenos erros nas suas posies podem levar

    diferenas significativas em q lat.

    (b) A segunda fonte de EFG chamada de contribuio de valncia, qval, vem dos

    eltrons em camadas incompletas do prprio tomo Mssbauer:

    qr

    valeletrons

    = 1

    3 132cos (2.8)

    importante notar que as camadas cheias ou semi-cheias,por apresentarem uma

    distribuio esfrica de cargas, no contribuem para qval. Devido ao fato de que as

    densidades de cargas de valncia esto muito mais prximas ao ncleo do que as

    cargas dos ligantes, o termo qval ser em geral maior do que qlat.

    A tabela abaixo d a contribuio dos eltrons dpara a contribuio de

    valncia qvalpara o tomo livre:

    Tabela 2.1: Valores de q e para orbitais dno tomo livre

    Tipo Orbital q = -Vzz/e dx2 y2

    +4

    73

    r

    0

    egdz2

    -4

    73r

    0

    dxy+ 4

    73r

    0

    dxz

    2

    73

    r + 3t2g

    dyz

    2

    73

    r - 3

    A contribuio de valncia dos orbitais d pode ser calculada usando a eq.(2.8)

    e a tabela 2.1:

    qval = Kd[ - Ndz2 + Ndx2 y2 + Ndxy-1

    2(Ndxz+ Ndyz)] (2.9)

    onde Kd= +4

    73r

    e N a populao de cada orbital. Pela eq.(2.9) evidente que:

    (i) se os orbitais componentes dos nveis t2g e/ou eg estiverem totalmente cheios ou

    semi-cheios, as sua contribuies para qvalser nula; (ii) um excesso de eltrons ao

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    longo do eixo Z (ocupando os orbitais dz2 , dxz , ou dyz) origina um qval negativo; (iii)

    um excesso de eltrons em dx2 y2e/ou dyz, origina qvalpositivo.

    A eq.(2.9) mostra como calcular a contribuio de valncia conhecendo a

    populao de cada um dos orbitais d. Acontece que a populao d fortemente

    modificada por efeitos de covalncia de cada um dos ligantes, e a sua avaliao

    experimental difcil; por isso mtodos semi empricos (tal como o modelo aditivo)

    tm sido usados na tentativa de racionalizar o QS.

    A SEPARAO DE qval: Para discutir o caso dos ons FeIILS e Fe+2HS,

    conveniente dividir qvalem duas contribuies:

    qval = qC.F. + qM.O. (2.10)

    onde: (a) qC.F. a contribuio de valncia considerando um modlo de campo

    cristalino sem nenhuma sobreposio entre os orbitais dos ligantes e do metal;

    e (b) qM.O. a contribuio apenas de valncia considerando as ligaes entre metal e

    ligantes.

    O termo qC.F.ir dominar a contribuio qval para ons de metais de transio

    tais como o Fe+2HS ou FeIIILS nos quais os nveis t2g e/ou eg estiverem no

    totalmente cheios ou semi-cheios. O termo qM.O.ir dominar a contribuio qval para

    ons que apresentam uma alta simetria (cbica ou superior) dos estados eletrnicos

    fundamentais, como o FeIILS.

    Para casos de forte distoro da simetria cbica ( tal como a simetria D4h,

    quadrada planar), ou para o caso do Fe0, ambos os termos podem apresentar

    magnitude semelhante, e a separao dada pela eq.(2.10) no mais til.

    Discusso do caso do FeIILS (t2g)6:Na sua coordenao octadrica os seis

    eltrons estaro pareados ocupando totalmente os nveis t2g(ver fig.2.3(a) ). Se no

    houvesse efeito de covalncia, teramos Ndxy=1

    2(Ndxz+ Ndyz), e portanto qM.O, qC.F.

    e qval= 0. Este o caso e.g. do on FeII[(NH3)6]

    ++, que apresenta QS = 0. Considere

    agora uma espcie trans-[FeIIA2B4]++, onde A e B so ligantes neutros, e suponha que

    todo o QS seja devido s diferenas nas capacidade de retro-doao de A e B. Se A

    for um melhor aceptor do que B, ento uma maior densidade eletrnica ser drenada

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    ao longo do eixo Z do que ao longo dos eixos X ou Y e Ndxy>1

    2(Ndxz+ Ndyz), e

    portanto qM.Oser positivo; se A for um pi aceptor mais pobre do que B, ento Ndxy