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UMA RELEITURA DOS ARTIGOS CIENTÍFICOS DO PROF. HANS STAMMREICH

REREADING THE WORKS OF PROF. HANS STAMMREICH

Resumo

In this work we provide a revision of the studies by Raman spectroscopy carried out by Prof. Hans Stammreich in the São Paulo University. The works of Prof. Stammreich are discussed focusing on the most important conclusion of each paper and the scientific issue at the time of publication. Approximately twenty-five papers are discussed, which were separated into four groups according to the investigated systems: metal carbonyls, halogens and inter-halogens, halogen compounds, and oxoanions.

Keywords:
Raman spectroscopy; Prof. Stammreich; metal carbonyls; halogen compounds; oxoanions


Keywords:
Raman spectroscopy; Prof. Stammreich; metal carbonyls; halogen compounds; oxoanions

INTRODUÇÃO

Aspectos da vida do Prof. Stammreich e do seu trabalho na Universidade de São Paulo têm sido apresentados em textos anteriores.11 Sala, O.; Kawano, Y.; Santos, P. S.; Temperini, M. L. A.; Quim. Nova 1983, 7, 320.

2 Sala, O.; Fundamentos da espectroscopia Raman e no infravermelho, 2ª ed., Editora UNESP: São Paulo, 2008, pag. 16-17.
-33 Laboratório de Espectroscopia Molecular: http://lem.iq.usp.br, acessada em setembro 2019.
http://lem.iq.usp.br...
O leitor prontamente assimila que o Prof. Stammreich, além de introduzir a espectroscopia Raman no Brasil, teve contribuições fundamentais para ampliação do escopo de aplicação da técnica, em particular ao construir lâmpadas de hélio para excitação dos espectros. Amostras que absorviam a mais usual radiação de arcos de mercúrio ou eram fotossensíveis passaram a ser estudadas por espectroscopia Raman com excitação no amarelo ou vermelho. O Prof. Stammreich resume alguns dos avanços técnicos (espectrógrafos com redes de difração, fontes de luz para excitação, métodos fotográficos para detecção) em um artigo de 1956.44 Stammreich, H.; Spectrochim. Acta 1956, 8, 41.

A presente revisão está direcionada para os resultados efetivamente alcançados pelo grupo do Prof. Stammreich. Neste artigo pretendemos transmitir ao leitor o contexto científico e as conclusões alcançadas pelo grupo do Prof. Stammreich com o uso da espectroscopia Raman. Os aspectos experimentais de preparação de amostras e obtenção dos espectros Raman não serão comentados nesta revisão. Concentraremos a discussão no ponto central de cada artigo de tal forma a destacar a questão científica pendente no momento e, portanto, a principal conclusão do artigo. Cerca de vinte e cinco artigos publicados pelo Prof. Stammreich serão revistos, ou seja, aproximadamente metade do número obtido numa consulta a um serviço de indexação de publicações científicas. Os artigos a serem revistos compreendem o período 1955-1969, mas a discussão não seguirá ordem cronológica. Os artigos foram alocados em quatro grupos em função do tipo de composto: carbonil-metais; halogênios e inter-halogênios; compostos de halogênio; oxoânions.

CARBONIL-METAIS

A determinação da estrutura do pentacarbonilferro(0), Fe(CO)5, por espectroscopia de absorção no infravermelho (IR) era ambígua ao final da década de 1950. Atribuição do espectro IR levou às proposições de pirâmide tetragonal55 Odwyer, M. F.; J. Mol. Spec. 1958, 2, 144. (C4v) ou bipirâmide trigonal66 Pistorius, C.; Haarhoff, P. C.; J. Chem. Phys. 1959, 31, 1439. (D3h). A Figura 1 mostra estruturas esquemáticas para cada um desses dois grupos de ponto e o número de modos normais de cada espécie de simetria. A partir das atividades no IR e Raman indicadas na Figura 1, fica claro que espectroscopia Raman complementaria a atribuição do espectro vibracional e discriminaria a estrutura correta entre C4v ou D3h. Nesse sentido, a possibilidade do grupo do Prof. Stammreich de excitar o espectro Raman com radiações de He (667,8 nm e 706,5 nm) foi fundamental porque Fe(CO)5 é colorido e fotosensível.77 Stammreich, H.; Sala, O.; Tavares, Y.; J. Chem. Phys. 1959, 30, 856. A atribuição do espectro Raman indicou três modos atribuídos como estiramentos C-O (2 A1' e 1 E'), três dobramentos de ângulo C-Fe-C (2 E' e 1 E") e sete modos de estiramento Fe-C ou dobramento de ângulo Fe-C-O (2 A1', 3 E' e 2 E"). Portanto, ao comparar o número de modos normais de cada espécie de simetria e as correspondents atividades Raman, concluiu-se que a estrutura de Fe(CO)5 é a bipirâmide trigonal (D3h).77 Stammreich, H.; Sala, O.; Tavares, Y.; J. Chem. Phys. 1959, 30, 856. Uma ambiguidade análoga foi a motivação de um artigo póstumo de 197088 Spragg, R. A.; Stammreich, H.; Kawano, Y.; J. Mol. Struct. 1970, 5, 359. sobre a estrutura do íon pentacianidoniquelato(II) em solução aquosa. Stammreich e colaboradores88 Spragg, R. A.; Stammreich, H.; Kawano, Y.; J. Mol. Struct. 1970, 5, 359. propuseram que a estrutura de [Ni(CN)5]3- é bipirâmide trigonal (D3h) a partir da atribuição do espectro Raman. Devemos notar, no entanto, que Griffith e Lane99 Griffith, W. P.; Lane, J. R.; J. Chem. Soc. - Dalton Trans. 1972, 158. propuseram poucos anos depois que a estrutura de [Ni(CN)5]3- é pirâmide tetragonal (C4v) a partir do espectro Raman da solução aquosa.

Figura 1
Ambiguidade das estruturas de Fe(CO)5 propostas a partir da atribuição de espectros IR: pirâmide tetragonal55 Odwyer, M. F.; J. Mol. Spec. 1958, 2, 144. (C4v) ou bipirâmide trigonal66 Pistorius, C.; Haarhoff, P. C.; J. Chem. Phys. 1959, 31, 1439. (D3h). As estruturas esquemáticas mostram cada ligante carbonil como uma esfera branca. O número de modos normais de cada espécie de simetria e atividades IR e Raman estão indicados para cada estrutura

A esperada estrutura tetraédrica dos ânions [Co(CO)]4- e [Fe(CO)]42- foi confirmada pelos espectros Raman obtidos no grupo do Prof. Stammreich.1010 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Krumholz, P.; Behmoiras, J.; Bril, S.; J. Chem. Phys. 1960, 32, 1482. A questão não trivial abordada nesse trabalho foi a estrutura do derivado [HFe(CO)]4-. Espectro IR de HCo(CO)4 sugeria que a simetria Td era mantida,1111 Friedel, R. A.; Wender, I.; Shufler, S. L.; Sternberg, H. W.; J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 3951.i.e. posição do hidrogênio desconhecida, mas dublete de bandas do modo de estiramento do ligante carbonil indicava que o hidrogênio estava ligado a um carbonil, ou seja, simetria C3v. No entanto, o espectro IR não indicava a presença de um modo de estiramento OH.1111 Friedel, R. A.; Wender, I.; Shufler, S. L.; Sternberg, H. W.; J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 3951. Edgell et al.1212 Edgell, W. F.; Magee, C.; Gallup, G.; J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 4185.,1313 Edgell, W. F.; Gallup, G.; J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 4188. propuseram um modelo de ponte para HCo(CO)4 a partir do espectro IR e de cálculo de orbitais moleculares. Nesse modelo (ver Figura 2) o hidrogênio está ligado a três carbonilas e ao metal numa estrutura de simetria C3v.

Figura 2
O modelo com simetria C3v proposto por Edgell et al.1212 Edgell, W. F.; Magee, C.; Gallup, G.; J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 4185.,1313 Edgell, W. F.; Gallup, G.; J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 4188. para HCo(CO)4. Reproduzido com permissão de Edgell, W. F.; Magee, C.; Gallup, G.; J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 4185. Copyright 1956 American Chemical Society

A redução da simetria implica em desdobramento das vibrações triplamente degeneradas do grupo de ponto Td em vibrações das espécies de simetria A1 e E do grupo C3v, mas este efeito não foi observado por Edgell et al.1212 Edgell, W. F.; Magee, C.; Gallup, G.; J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 4185. no espectro IR de HCo(CO)4. Ao comparar os espectros Raman de [Fe(CO)]42- e [HFe(CO)]4-, Stammreich et al.1010 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Krumholz, P.; Behmoiras, J.; Bril, S.; J. Chem. Phys. 1960, 32, 1482. comprovaram que os modos F2 do tetraedro regular em [Fe(CO)]42- eram, de fato, desdobrados em [HFe(CO)]4-. A Tabela 1 mostra as frequências vibracionais dos modos relevantes reportadas no artigo de Stammreich et al.1010 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Krumholz, P.; Behmoiras, J.; Bril, S.; J. Chem. Phys. 1960, 32, 1482.

Tabela 1
Algumas frequências vibracionais (cm-1) observadas nos espectros Raman de [Fe(CO)]42- e [HFe(CO)]4- 10

A indicação de estrutura C3v para [HFe(CO)]4- está citada na terceira edição do clássico livro de Linus Pauling (página 334).1414 Pauling, L.; The Nature of the Chemical Bond, 3rd ed., Cornell University Press: Ithaca, 1960. É curioso notar que Pauling cita o trabalho do Stammreich como sendo espectro infravermelho em vez de espectro Raman. O erro decorre do fato que no livro, o qual é do mesmo ano que o artigo do Stammreich (1960),1010 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Krumholz, P.; Behmoiras, J.; Bril, S.; J. Chem. Phys. 1960, 32, 1482. Pauling faz referência ao estudo de HCo(CO)4 publicado por Cotton1515 Cotton, F. A.; J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 4425. em que o autor menciona uma comunicação particular do Prof. Stammreich (sem explicitar que se tratava de espectroscopia Raman) sobre o desdobramento dos modos ao passar de [Fe(CO)]42- para [HFe(CO)]4-. Finalmente, mencionamos que Stammreich et al.1010 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Krumholz, P.; Behmoiras, J.; Bril, S.; J. Chem. Phys. 1960, 32, 1482. consideraram que não estava clara a qual banda Raman atribuir a vibração esperada envolvendo hidrogênio e metal em [HFe(CO)]4-. No ano seguinte, Edgell e Summit1616 Edgell, W. F.; Summitt, R.; J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 1772. analisaram o espectro IR de HCo(CO)4 em fase gasosa e atribuíram o estiramento ν(Co-H) à banda em 1934 cm-1. Difração de elétron em fase gasosa confirmou a simetria C3v de HCo(CO)4, sendo o comprimento da ligação rCo-H = 1.556 Å.1717 McNeill, E. A.; Scholer, F. R.; J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 6243.

Os estudos de carbonil-metais por espectroscopia Raman inserem-se no contexto científico mais amplo da natureza da ligação química com caráter parcial de ligação dupla. Pauling, no capítulo dedicado ao tema (ver capítulo 9 da ref. 14), considera como exemplo, entre outros sistemas, a distância relativamente pequena rNi-C = 1,82 Å do complexo tetraédrico Ni(CO)4 como manifestação do caráter duplo parcial da ligação Ni-C e das estruturas de ressonância. Comprimento de ligação é inversamente proporcional à ordem de ligação (por exemplo, ver Figura 7.3 da ref. 14) e à constante de força do modelo do oscilador harmônico (a chamada regra de Badger).1818 Badger, R. M.; J. Chem. Phys. 1934, 2. Na relação direta entre ordem de ligação e constante de força reside a motivação da análise de modos normais realizada pelo grupo do Prof. Stammreich para a sequência Ni(CO)4, [Co(CO)4]- e [Fe(CO)4]2-. Stammreich et al.1919 Stammreich, H.; Kawai, K.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2168. consideram a distribuição eletrônica desses complexos de acordo com os conceitos comumente encontrados em livros-textos atuais:2020 Atkins, P. W.; Overton, T. L.; Rourke, J. P.; Weller, M. T.; Armstrong, F. A.; Shriver and Atkins' Inorganic Chemistry, 5th ed., W. H. Freeman and Company: New York, 2010, p. 541. ligação σ envolvendo doação de elétron do ligante para o metal e retrodoação de elétron d do metal para orbital π anti-ligante do carbonil. Assim, Stammreich et al.1919 Stammreich, H.; Kawai, K.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2168. argumentam que na sequência de compostos isoeletrônicos Ni(CO)4, [Co(CO)4]- e [Fe(CO)4]2-, as ordens das ligações M-C e C-O, estimadas a partir das respectivas constantes de força, devem variar de forma complementar, i.e. a ordem da ligação M-C aumenta a expensas da C-O.

A partir de um campo de força de valência, Stammreich et al.1919 Stammreich, H.; Kawai, K.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2168. determinaram as constantes de força, algumas delas aqui reproduzidas na Tabela 2. Note a ordem decrescente de kC-O, enquanto que crescente de kM-C, ao longo da sequência Ni(CO)4, [Co(CO)4]- e [Fe(CO)4]2-. As tendências opostas de kC-O e kM-C indicam a conjugação na estrutura eletrônica. As ordens de ligação mostradas na Tabela 2,1919 Stammreich, H.; Kawai, K.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2168. considerando monóxido de carbono (kCO = 18,53 mdina/ Å; nCO = 3) como referência, indicam o caráter parcial de ligações múltiplas e a tendência inversa de diminuição de nC-O concomitante ao aumento de nM-C. Note que a soma de nC-O e nM-C é aproximadamente quatro conforme a ordem de ligação total.

Tabela 2
Constantes de força de valência (mdina/Å) e ordens de ligação determinadas por Stammreich et al.1919 Stammreich, H.; Kawai, K.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2168.

Espectroscopia IR indicou2121 Bor, G.; Marko, L.; Spectrochim. Acta 1960, 16, 1105. que as estruturas de carbonil-metais polinucleares, tais como as estudadas por Stammreich et al.,2222 Stammreich, H.; Kawai, K.; Krumholz, P.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2175. Cd[Co(CO)4]2 e Hg[Co(CO)4]2, envolviam ligação entre os metais. A evidência nesse sentido é a frequência do modo de estiramento ν(CO) ser observada acima de 2000 cm-1,2121 Bor, G.; Marko, L.; Spectrochim. Acta 1960, 16, 1105.i.e. sem o CO em ponte entre dois centros metálicos. A Figura 3 mostra esquemas de estruturas em duas conformações, alternada (D3d) e eclipsada (D3h), sendo que o espectro IR de Hg[Co(CO)4]2 em solução de n-heptano indicou a estrutura alternada.2121 Bor, G.; Marko, L.; Spectrochim. Acta 1960, 16, 1105. No entanto, a evidência mais direta da ligação metal-metal, ou seja, uma banda de baixa frequência correspondente ao modo de estiramento, não é facilmente acessível por espectroscopia IR. Os espectros Raman obtidos por Stammreich et al.2222 Stammreich, H.; Kawai, K.; Krumholz, P.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2175. confirmaram a ausência de CO em ponte e a estrutura alternada (D3d). O resultado mais importante do estudo foi a identificação do modo de estiramento metal-metal como uma banda Raman intensa, fina e polarizada. Os estiramentos ν(Cd-Co) e ν(Hg-Co) de Cd[Co(CO)4]2 e Hg[Co(CO)4]2 em solventes orgânicos foram observados em 152 e 161 cm-1, respectivamente.2222 Stammreich, H.; Kawai, K.; Krumholz, P.; Sala, O.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 2175.

Figura 3
Esquema das estruturas de Hg[Co(CO)4]2 nas conformações alternada (grupo de ponto D3d) e eclipsada (grupo de ponto D3h)

O espectro IR de [(C5H5)Fe(CO)2]2 apresenta bandas de absorção em ∼800 cm-1 e em 1950-2060 cm-1 correspondentes aos estiramentos das carbonilas em ponte e terminais, respectivamente.2323 Cotton, F. A.; Stammreich, H.; Wilkinson, G.; J. Inorg. Nucl. Chem. 1959, 9, 3. A estrutura mostrada na Figura 4 corresponde à fase cristalina determinada por difração de raios-X. Uma vez que essa estrutura possui um centro de inversão, então, é válida a chamada regra de exclusão, ou seja, não há vibração ativa em comum, entre ambas as espectroscopias IR e Raman. No entanto, no caso de [(C5H5)Fe(CO)2]2 em solução, Cotton, Stammreich e Wilkinson2323 Cotton, F. A.; Stammreich, H.; Wilkinson, G.; J. Inorg. Nucl. Chem. 1959, 9, 3. observaram várias coincidências de bandas nos espectros IR e Raman na região dos estiramentos das carbonilas. A interpretação dada na ref. 23, embora de forma não categórica, foi que ocorre uma mudança estrutural na passagem do sólido para a solução e que existe mais de uma espécie em solução. De fato, estudo posterior de espectroscopias RMN e IR em função da temperatura caracterizaram a termodinâmica e cinética da conversão entre diferentes isômeros (ver a Figura 3 da ref. 24).

Figura 4
Estrutura de di-µ-carbonil-bis[carbonil(ciclopentadienil)ferro], [(C5H5)Fe(CO)2]2

HALOGÊNIOS E INTER-HALOGÊNIOS

A técnica de excitação na região do vermelho é particularmente apropriada para obtenção do espectro Raman do vapor marrom de Br2. Stammreich2525 Stammreich, H.; Phys. Rev. 1950, 78, 79. obteve o espectro Raman de Br2(g) a 85 ºC e 900 mmHg usando a radiação 587,56 nm de uma lâmpada de He e tempo de exposição de 15 horas. O espectro Raman de Br2(g) reproduzido na Figura 5 mostra, além da transição fundamental em 316,8 cm-1, também a primeira e segunda harmônicas em 631,1 e 944,5 cm-1. Esse resultado foi "inesperado", nas palavras do próprio Stammreich, pois "harmônicas nunca haviam sido observadas em espectros Raman de moléculas diatômicas".2525 Stammreich, H.; Phys. Rev. 1950, 78, 79.

Figura 5
Espectro Raman de Br2(g) obtido por Stammreich.2525 Stammreich, H.; Phys. Rev. 1950, 78, 79. Reproduzido de Stammreich, H.; Phys. Rev. 1950, 78, 79, com permissão da APS

Observação de harmônicas relativamente intensas seria hoje explicada simplesmente como resultado do efeito Raman ressonante. No entanto, espectroscopia Raman ressonante não era uma área de pesquisa estabelecida em 1950, embora sabido teoricamente que o espectro Raman seria intensificado se a energia de excitação coincidisse com uma transição eletrônica da molécula. Por outro lado, Barrow2626 Barrow, R. F.; J. Chem. Phys. 1954, 22, 1775. mostrou que as linhas observadas por Stammreich2525 Stammreich, H.; Phys. Rev. 1950, 78, 79. no "espectro Raman" do Br2(g) correspondiam, em verdade, ao espectro de fluorescência devido à transição eletrônica B(3Π0u+) ← X(1Σg+) envolvendo os estados vibracionais v' = 13 e v" = 2, 3, 4 e 5. Assim, o artigo do Prof. Stammreich desencadeia uma discussão ainda mais fundamental, a saber, a distinção entre Raman e fluorescência quando o espectro é excitado em condição de ressonância. Kiefer e Schrötter2727 Kiefer, W.; Schrotter, H. W.; J. Chem. Phys. 1970, 53, 1612. mostraram que espectros de fluorescência e Raman ressonante de Br2(g) são observados simultaneamente se a linha de excitação é 694,3 nm, mas apenas espectro Raman ressonante se excitado com 488,0 nm. Holzer et al.2828 Holzer, W.; Murphy, W. F.; Bernstein, H. J.; J. Chem. Phys. 1970, 52, 399. resumiram a questão ao comparar os espectros de diferentes gases (Cl2, Br2, I2, BrCl, ICl, IBr) excitados com as várias linhas de um laser de íon argônio: espectro Raman ressonante é obtido quando a energia de excitação é maior do que o limite de convergência da transição B(3Π0u+) ← X(1Σg+), enquanto que fluorescência ressonante se a energia de excitação está dentro da estrutura rovibracional da banda de absorção.

Várias propostas têm sido feitas para separar os termos atribuídos à Raman ressonante e fluorescência ressonante nas equações obtidas por teoria de perturbação da mecânica quântica para a interação radiação-molécula. A abordagem mais adequada da questão é pelo formalismo do tempo da espectroscopia, o qual mostra, no entanto, que a separação entre fluorescência e Raman ressonante não é formalmente válida sob um ponto de vista teórico matematicamente rigoroso.2929 Lee, D.; Albrecht, A. C.; Adv. Infrared Raman Spectrosc. 1985, 12, 179. Por outro lado, é mais fácil distinguir entre fluorescência e Raman ressonante sob o ponto de vista experimental, por exemplo, diferenças em largura de banda, razão de despolarização e dependência com a pressão.2828 Holzer, W.; Murphy, W. F.; Bernstein, H. J.; J. Chem. Phys. 1970, 52, 399.,3030 Ziegler, L. D.; Acc. Chem. Res. 1994, 27, 1.

A característica distintiva ainda mais evidente é que, se forem usadas diferentes radiações de excitação, a linha Raman manterá a mesma diferença de energia em relação à excitação. Nesse sentido, Stammreich e Forneris3131 Stammreich, H.; Forneris, R.; J. Chem. Phys. 1954, 22, 1624. registraram o espectro Raman do bromo líquido usando simultaneamente sete radiações de uma lâmpada de argônio. A Figura 6 reproduz os espectros Raman de Br2(l), a partir dos quais a frequência da transição fundamental é 306,1 ± 0,6 cm-1. O espectro Raman de Br2(l) não exibe harmônicas, assim Stammreich e Forneris3131 Stammreich, H.; Forneris, R.; J. Chem. Phys. 1954, 22, 1624. reconhecem que no caso de Br2(g) do artigo anterior2525 Stammreich, H.; Phys. Rev. 1950, 78, 79. não se tratava de espectro Raman. Recentemente, um estudo detalhado do espectro Raman de bromo líquido identificou até trinta harmônicas quando excitado com a radiação 405 nm de um laser de diodo.3232 Branigan, E. T.; van Staveren, M. N.; Apkarian, V. A.; J. Chem. Phys. 2010, 132, 044503.

Figura 6
Espectro Raman de bromo líquido obtido por Stammreich e Forneris.3131 Stammreich, H.; Forneris, R.; J. Chem. Phys. 1954, 22, 1624. Reproduzido de Stammreich, H.; Forneris, R.; J. Chem. Phys. 1954, 22, 1624, com permissão da AIP

Os espectros Raman de moléculas diatômicas de halogênios e inter-halogênios permitiriam obter as constantes vibracionais de uma forma mais direta do que as reportadas a partir da análise da estrutura da banda do espectro eletrônico. Por exemplo, o valor tabelado por Herzberg3333 Herzberg, G.; Molecular Spectra and Molecular Structure. I. Spectra of diatomic molecules, 2nd ed., D. van Nostrand Company: Princeton, 1950, p. 512. para BrCl é ω = 430 cm-1. Stammreich e Forneris3434 Stammreich, H.; Forneris, R.; J. Chem. Phys. 1953, 21, 944. obtiveram ω = 428 ± 2 cm-1 a partir do espectro Raman de BrCl em solução de CCl4. No caso de cloro líquido, Stammreich e Forneris3535 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 775. obtiveram o espectro Raman com alta resolução, sendo que linhas Raman foram atribuídas aos diferentes isótopos e transições fundamental e harmônica. A frequência harmônica e a constante de anarmonicidade resultantes, por exemplo, para 35Cl2, são ωe = 562,3 cm-1 e exe = 2,7 cm-1.3535 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 775. As constantes de anarmonicidade obtidas a partir do espectro Raman são consideravelmente menores do que aquelas obtidas a partir do espectro eletrônico: Herzberg3636 Herzberg, G.; Molecular Spectra and Molecular Structure. I. Spectra of diatomic molecules, 2nd ed., D. van Nostrand Company: Princeton, 1950, p. 519. reporta para 35Cl2 os valores ωe = 564,9 cm-1 e exe = 4,0 cm-1. Stammreich e Forneris3535 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 775. argumentam que a análise usual da progressão vibracional, bem conhecida em livros-texto de Físico-Química (gráfico de Birge-Sponer),3737 McQuarrie, D. A.; Simon, J. D.; Physical Chemistry - A Molecular Approach, University Science Books: Sausalito, 1997, p. 539. depende da expressão para os termos vibracionais, G(v) = (v+½)ωe - (v+½)2ωexe, ser estritamente válida mesmo para números quânticos elevados. Por isso que Stammreich e Forneris3535 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 775. consideram que as constantes de anarmonicidade corretas são as resultantes dos espectros Raman. De fato, uma consulta a um banco de dados atual (NIST, National Institute of Standards and Technology)3838 http://webbook.nist.gov/chemistry/, acessada em setembro 2019.
http://webbook.nist.gov/chemistry/...
indica os seguintes valores para 35Cl2: ωe = 559,7 cm-1 e exe = 2,67 cm-1.

Stammreich e Forneris3131 Stammreich, H.; Forneris, R.; J. Chem. Phys. 1954, 22, 1624. já salientam o efeito de fase condensada na frequência vibracional de Br2(l), pois a mesma é cerca de 10 cm-1 menor do que Br2(g). Na segunda parte do artigo sobre moléculas diatômicas de halogênios e inter-halogênios, Stammreich et al.3939 Stammreich, H.; Forneris, R.; Tavares, Y.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 1173. compararam as frequências vibracionais de várias diatômicas (Cl2, F2, Br2, I2, ClF, BrCl, ICl, BrF, IF, IBr) em gás, líquido e solução em diferentes solventes. A comparação entre diatômicas homo- e heteronucleares teve a intenção de discriminar os efeitos das forças intermoleculares de dispersão de London e a presença adicional de momento de dipolo no caso das heteronucleares. A partir do conjunto de dados de frequências vibracionais, Stammreich et al.3939 Stammreich, H.; Forneris, R.; Tavares, Y.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 1173. concluíram que o principal efeito das forças intermoleculares sobre a frequência vibracional nesse grupo de moléculas é devido à polarizabilidade das mesmas, sendo menos importante o efeito da polaridade da ligação nos inter-halogênios.

Stammreich e Forneris4040 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1960, 16, 363. analisaram os espectros Raman de moléculas AB4 que possuem uma estrutura de quadrado planar (D4h) em vez da simetria tetraédrica mais usual. No capítulo dedicado às ligações químicas envolvendo orbitais d, Pauling apresenta os quatro orbitais híbridos sp2d que apontam ao longo dos vértices de um quadrado (ver pag. 153 da Ref. [14]). Stammreich e Forneris4040 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1960, 16, 363. partem dessa consideração para estudar os espectros Raman de (ICl4)-, (AuCl4)-, (AuBr4)- e (PtCl4)2-. Esses complexos são quadrados planares de acordo com dados de difração de raios-x, mas não havia um estudo por espectroscopia Raman, além de ser difícil estudá-los por espectroscopia IR por causa das frequências vibracionais baixas. Os espectros Raman dos quatro complexos apresentaram, de fato, as três frequências ativas no Raman esperadas pela simetria D4h: estiramento simétrico (A1g), estiramento anti-simétrico (B2g) e dobramento de ângulo no plano (B1g).4040 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1960, 16, 363.

No caso do íon poli-halogênio (ICl4)-, Stammreich e Forneris4040 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1960, 16, 363. fazem notar que a simetria D4h decorre da hibridização sp3d2, a qual resulta em seis orbitais ao longo de um octaedro, sendo que dois pares de elétron não compartilhados ocupam as direções dos ápices do octaedro. Isso estava de acordo com considerações de Linus Pauling na segunda edição do seu livro (1944), em que íons poli-halogênios são incluídos na lista de exemplos (ver pág. 111 da ref. 41). No entanto, medidas de frequências de ressonância de quadrupolo nuclear realizadas por Cornwell e Yamasaki4242 Yamasaki, R. S.; Cornwell, C. D.; J. Chem. Phys. 1959, 30, 1265.,4343 Cornwell, C. D.; Yamasaki, R. S.; J. Chem. Phys. 1957, 27, 1060. em sais de (ICl2)- e (ICl4)- indicaram que a participação de orbitais d na ligação química é menor do que antecipado. Em vez de ligações essencialmente covalentes entre orbitais σ do cloro e híbridos sp3d2 (octaedro) ou sp3d (bipirâmide trigonal) do iodo, foi proposto que a representação mais adequada da ligação química envolveria híbridos de ressonância entre estruturas do tipo -[Cl ... I - Cl] ↔ [Cl - I ... Cl]-.4242 Yamasaki, R. S.; Cornwell, C. D.; J. Chem. Phys. 1959, 30, 1265.,4343 Cornwell, C. D.; Yamasaki, R. S.; J. Chem. Phys. 1957, 27, 1060.

Isto motiva a análise de coordenadas normais realizada por Stammreich et al.:4444 Person, W. B.; Fordemwalt, J. N.; Stammreich, H.; Forneris, R.; Anderson, G. R.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 908. obter indícios sobre a natureza da ligação química a partir das constantes de força dos íons poli-halogênios. As frequências vibracionais dos modos de estiramento simétrico ν1 e antissimétrico ν3 observadas, respectivamente, nos espectros Raman e infravermelho dos íons triatômicos (ICl2)-, (BrCl2)- e (Br3)- prontamente permitem obter as constantes de força do estiramento X-Y, fr, e a constante de interação entre as ligações adjacentes, frr, de um campo de força de valência.4545 Herzberg, G.; In frared and Raman spectra of poliatomic molecules, D. van Nostrand Company: Princeton, 1945, p. 187. Stammreich et al.4444 Person, W. B.; Fordemwalt, J. N.; Stammreich, H.; Forneris, R.; Anderson, G. R.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 908. encontraram que fr é significativamente menor nos íons triatômicos do que na molécula diatômica correspondente. Por exemplo, fr em (ICl2)- é 1.00 mdina/Å, a ser comparado com 2.38 mdina/Å em ICl. Além disso, as constantes de interação frr são relativamente grandes nos íons poli-halogênios: frr = 0.36 mdina/Å em (ICl2)-, enquanto que o usual, e.g. CO2, é frr apenas ca. 10% de fr. Os valores pequenos de fr, concomitante com valores grandes de frr, levaram Stammreich et al.4444 Person, W. B.; Fordemwalt, J. N.; Stammreich, H.; Forneris, R.; Anderson, G. R.; J. Chem. Phys. 1961, 35, 908. a concordarem com a descrição proposta para a ligação química em termos de orbitais p e ressonância do tipo -[Cl ... I - Cl] ↔ [Cl - I ... Cl]-.

Bell e Longuet-Higgins4646 Bell, R. P.; Longuet-Higgins, H. C.; Proc. R. Soc. London, Ser. A 1945, 183, 357. apresentaram um estudo muito detalhado sobre a análise de coordenadas normais de moléculas X2Y6 com simetria correspondente ao grupo de ponto D2h. A estrutura em questão é mostrada no painel esquerdo da Figura 7, sendo que os sistemas representativos abordados por Bell e Longuet-Higgins4646 Bell, R. P.; Longuet-Higgins, H. C.; Proc. R. Soc. London, Ser. A 1945, 183, 357. foram diborano, B2H6, e haletos de alumínio, e.g. Al2Cl6. Stammreich e Kawano4747 Stammreich, H.; Kawano, Y.; Spectrochim. Acta, Part A 1968, A 24, 899. estudaram o espectro Raman de I2Cl6, o qual é também de simetria D2h, mas com estrutura planar conforme ilustrado no painel direito da Figura 7. A estrutura cristalina de I2Cl6 já tinha sido determinada por difração de raios-X,4848 Boswijk, K. H.; Wiebenga, E. H.; Acta Crystallogr. 1954, 7, 417. mas não havia um estudo do espectro vibracional de uma molécula do tipo X2Y6 planar. Stammreich e Kawano4747 Stammreich, H.; Kawano, Y.; Spectrochim. Acta, Part A 1968, A 24, 899. atribuíram todas as nove vibrações ativas Raman esperadas para I2Cl6 de acordo com o grupo de ponto D2h: 4 Ag, 1 B1g, 1 B2g e 3 B3g. Destaque para as vibrações com contribuição de estiramentos I-Cl: quando envolve as ligações dos átomos de cloro em ponte entre os átomos de iodo é de frequência menor (ν8 (B3g) 106,2 cm-1) do que as vibrações envolvendo ligações I-Cl das extremidades (ν1 (Ag) 312,1 cm-1 e ν7 (B3g) 342,9 cm-1).4747 Stammreich, H.; Kawano, Y.; Spectrochim. Acta, Part A 1968, A 24, 899. Essa diferença de frequências vibracionais entre ligações I-Cl em ponte e na extremidade é consistente com as distâncias de ligação obtidas por difração de raios-X,4848 Boswijk, K. H.; Wiebenga, E. H.; Acta Crystallogr. 1954, 7, 417. respectivamente, 2,68 e 2,39 Å.

Figura 7
Estruturas de moléculas X2Y6 com simetria D2h

COMPOSTOS DE HALOGÊNIOS

Stammreich obteve espectros Raman de diversos compostos de halogênios, sendo que análise de coordenadas normais foi realizada para vários sistemas e em alguns havia ambiguidade entre diferentes estruturas possíveis.

A estrutura de dicloreto de enxôfre, SCl2, tinha sido determinada por difração de elétrons: dS-Cl = 1.99 Å, = 101º.4949 Palmer, K. J.; J. Am. Chem. Soc. 1938, 60, 2360. Stammreich et al.5050 Stammreich, H.; Forneris, R.; Sone, K.; J. Chem. Phys. 1955, 23, 972. registraram o espectro Raman de SCl2 líquido e, a partir das frequências observadas (208 cm-1 (A1), 514 cm-1 (A1) e 535 cm-1 (B2)), calcularam as constantes de força considerando um campo de força de valência. A constante de força de estiramento da ligação, kS-Cl = 2,58 × 105 dina cm-1, foi usada para estimar a distância da ligação, rS-Cl, a partir da conhecida regra de Badger que relaciona k e r.1818 Badger, R. M.; J. Chem. Phys. 1934, 2. O valor rS-Cl = 2,02 Å estimado a partir do espectro Raman concorda com o valor determinado por difração de elétrons.5050 Stammreich, H.; Forneris, R.; Sone, K.; J. Chem. Phys. 1955, 23, 972.

A estrutura de cloreto de cromilo, CrO2Cl2, também foi determinada no estudo de difração de elétrons,4949 Palmer, K. J.; J. Am. Chem. Soc. 1938, 60, 2360. o qual indicou que CrO2Cl2 pertence ao grupo de ponto C2v. Durante o andamento do estudo de CrO2Cl2 por espectroscopia Raman no grupo do Prof. Stammreich, o espectro infravermelho desse composto foi publicado por Hobbs.5151 Hobbs, W. E.; J. Chem. Phys. 1958, 28, 1220. Quatro frequências fundamentais foram observadas no espectro infravermelho de CrO2Cl2, sendo que oito modos são ativos infravermelho. No caso do espectro Raman, Stammreich et al.5252 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Spectrochim. Acta 1959, 15, 438. atribuíram as noves frequências fundamentais esperadas para CrO2Cl2 de acordo com o grupo de ponto C2v: 4 A1 + 1 A2 + 2 B1 + 2 B2. A análise de coordenadas normais realizada com um campo de força quadrático resultou em frequências calculadas em excelente concordância com as experimentais. Assim como em vários sistemas discutidos nas seções anteriores, o escopo mais amplo da análise de coordenadas normais era obter inferência sobre a natureza da ligação química ao comparar com moléculas análogas. Por exemplo, a frequência vibracional 984 cm-1 atribuída ao estiramento Cr-O em CrO2Cl2 é maior do que em sistemas com estruturas de ressonância, tais como [CrO4]2- (859 cm-1) e [Cr2O7]2- (904 cm-1) que foram objetos de estudos anteriores no próprio grupo do Prof. Stammreich e que serão comentados na próxima seção.5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403.,5454 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Siebert, H.; Spectrochim. Acta 1958, 13, 192. A ordem de ligação maior de Cr-O em CrO2Cl2 resulta na frequência de estiramento maior em comparação com a mesma ligação nos oxoânions.5252 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Spectrochim. Acta 1959, 15, 438.

Análise de coordenadas normais para moléculas AB3, grupo de ponto C3v, foi realizada para vários trihaletos:5555 Howard, J. B.; Wilson, E. B.; J. Chem. Phys. 1934, 2, 630. PF3, PCl3, PBr3, AsF3, AsCl3, SbCl3 e BiCl3. O campo de força usado na análise incluiu quatro constantes de força para o estiramento da ligação, dobramento de ângulo e para as correlações entre ligações e entre ângulos. Stammreich et al.5656 Stammreich, H.; Forneris, R.; Tavares, Y.; J. Chem. Phys. 1956, 25, 580. consideraram os derivados iodeto: PI3 e AsI3. A obtenção dos espectros Raman desses derivados é difícil pela cor vermelha dos compostos, sendo usada, então, a radiação 667,82 nm do He. A análise por espectroscopia de absorção no infravermelho também é difícil devido às frequências vibracionais baixas. Por exemplo, as frequências vibracionais observadas no espectro Raman de AsI3 diluído em solventes orgânicos são 216 cm-1 (A1), 94 cm-1 (A1), 221 cm-1 (E) e 70 cm-1 (E).5656 Stammreich, H.; Forneris, R.; Tavares, Y.; J. Chem. Phys. 1956, 25, 580. As frequências vibracionais calculadas concordam com as frequências experimentais mesmo se as constantes de força de interação são ignoradas no campo de força proposto para moléculas AB3.5656 Stammreich, H.; Forneris, R.; Tavares, Y.; J. Chem. Phys. 1956, 25, 580.

Stammreich et al. trabalharam com outros derivados de iodo cuja análise vibracional era conhecida para moléculas análogas: tetraiodeto de carbono (CI4)5757 Stammreich, H.; Tavares, Y.; Bassi, D.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 661. e iodofórmio (CHI3).5858 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1956, 8, 52. Simanouti5959 Simanouti, T.; J. Chem. Phys. 1949, 17, 245. fez a análise de coordenadas normais considerando o campo de força Urey-Bradley para moléculas tetraédricas AB4, inclusive CCl4 e CBr4. A Tabela 3 compara as frequências vibracionais dessas moléculas com as observadas por Stammreich et al.5757 Stammreich, H.; Tavares, Y.; Bassi, D.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 661. no espectro Raman de CI4. Como esperado, a constante de força de estiramento da ligação C-X diminui na sequência CCl4, CBr4 e CI4, respectivamente, 1,76, 1,43 e 1,12 × 105 dina/cm. No entanto, a constante de força do dobramento de ângulo em CI4 (0,094 × 105 dina/cm) é maior que em CCl4 e CBr4, respectivamente, 0,080 e 0,045 × 105 dina/cm. Stammreich et al.5757 Stammreich, H.; Tavares, Y.; Bassi, D.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 661. atribuíram esse fato ao volume atômico grande dos átomos de iodo em CI4. No caso do iodofórmio, a análise detalhada do espectro infravermelho foi publicada por Hexter e Cheung6060 Hexter, R. M.; Cheung, H.; J. Chem. Phys. 1956, 24, 1186. no mesmo ano do artigo de Stammreich e Forneris5858 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1956, 8, 52. sobre o espectro Raman de CHI3. De fato, os autores compartilharam seus resultados antes da publicação no Oxford Meeting 1955 do European Molecular Spectroscopy Group.5858 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1956, 8, 52. O estudo por espectroscopia infravermelho considerou monocristal de CHI3,6060 Hexter, R. M.; Cheung, H.; J. Chem. Phys. 1956, 24, 1186. enquanto que o estudo por espectroscopia Raman considerou CHI3 em solução em diversos solventes orgânicos.5858 Stammreich, H.; Forneris, R.; Spectrochim. Acta 1956, 8, 52. Excelente concordância foi obtida entre as frequências vibracionais dos espectros IR e Raman de CHI3.

Tabela 3
Frequências vibracionais (cm-1) observadas nos espectros Raman de moléculas AB4 e correspondentes espécies de simetria do grupo de ponto Td

Outros estudos de compostos de halogênios tiveram a geometria da molécula como questão principal. Espectros Raman6161 McDowell, C. A.; Trans. Faraday Soc. 1953, 49, 371. e infravermelho6262 Martz, D. E.; Lagemann, R. T.; J. Chem. Phys. 1954, 22, 1193. de cloreto de tionilo, SOCl2, reportados na primeira metade da década de 1950 tinham confirmado que a estrutura não é planar C2v, mas sim piramidal Cs. No caso C2v são esperadas 3 A1 + 2 B1 + B2 vibrações, enquanto que no caso Cs são esperadas 4 A' + 2 A" vibrações. Todos esses modos são ativos no Raman e IR, mas medidas de polarização das bandas Raman permitem discriminar entre as geometrias planar e piramidal, pois são polarizadas as bandas correspondentes aos três modos A1 ou quatro modos A'. Stammreich et al.6363 Stammreich, H.; Forneris, R.; Tavares, Y.; J. Chem. Phys. 1956, 25, 1277. registraram o espectro Raman do correspondente derivado brometo, SOBr2. As medidas de polarização das bandas Raman confirmaram que a estrutura de SOBr2 também é piramidal, Cs.6363 Stammreich, H.; Forneris, R.; Tavares, Y.; J. Chem. Phys. 1956, 25, 1277.

A determinação da estrutura da molécula P2I4 é mais complicada devido às várias conformações possíveis. A Figura 8 mostra possíveis estruturas de P2I4 com os respectivos grupos de ponto e as atividades dos modos no IR e Raman. Em um estudo por espectroscopia infravermelho, Cowley e Cohen propuseram que a estrutura de P2I4 é trans (C2h) no estado sólido e "provavelmente" gauche (C2) em solução em CS2.6464 Cowley, A. H.; Cohen, S. T.; Inorg. Chem. 1965, 4, 1200. O uso combinado das espectroscopias IR e Raman por Stammreich et al.6565 Frankiss, S. G.; Miller, F. A.; Stammreich, H.; Sans, T. T.; Spectrochim. Acta, Part A 1967, A 23, 543. indicou, no entanto, a estrutura trans (C2h) para P2I4 em ambos os estados sólido e solução. Todas as vibrações esperadas para o grupo de ponto C2h foram identificadas, Ag: 316, 303, 114 e 78; Au: 327, 90 e 51; Bg: 330 e 95; Bu: 313, 109 e 65 cm-1 (valores em solução).6565 Frankiss, S. G.; Miller, F. A.; Stammreich, H.; Sans, T. T.; Spectrochim. Acta, Part A 1967, A 23, 543.

Figura 8
Estruturas possíveis para a molécula P2I4, respectivos grupos de ponto e atividades das vibrações no infravermelho e no Raman6464 Cowley, A. H.; Cohen, S. T.; Inorg. Chem. 1965, 4, 1200.

Diferentes estruturas também poderiam ser propostas para os complexos de iodeto de bismuto.6666 Spragg, R. A.; Stammreich, H.; Kawano, Y.; J. Mol. Struct. 1969, 3, 305. No caso de (BiI4)-, se a estrutura fosse tetraedro (Td) ou quadrado planar (D4h), o espectro Raman seria relativamente simples com apenas quatro ou três bandas, respectivamente. A complexidade do espectro Raman em solução de acetona (bandas em 141, 129, 107, 80 e 53 cm-1) indicou que a geometria de (BiI4)- corresponde ao grupo de ponto C2v numa estrutura de bipirâmide trigonal, ou seja, análoga à estrutura mostrada na Figura 1, mas com uma posição equatorial ocupada pelo par isolado de elétrons. No caso de (BiI6)3-, as frequências observadas (130, 110 e 55 cm-1) são consistentes com uma estrutura de octaedro.6666 Spragg, R. A.; Stammreich, H.; Kawano, Y.; J. Mol. Struct. 1969, 3, 305.

OXOÂNIONS

As frequências vibracionais do ânion cromato, [CrO4]2-, estavam estabelecidas pelos espectros Raman reportados por Venkateswaran.6767 Venkateswaran, C. S.; Proc. Indian Acad. Sci. 1938, 7, 144. No entanto, Stammreich et al.5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403. notaram que as frequências atribuídas aos modos de dobramento de ângulo eram muito altas e, por consequência, a respectiva constante de força. Nesse sentido, Stammreich et al.5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403. obtiveram o espectro Raman da solução aquosa de K2CrO4 usando a radiação 587,56 nm do He para excitação do espectro. As frequências vibracionais obtidas por Venkateswaran6767 Venkateswaran, C. S.; Proc. Indian Acad. Sci. 1938, 7, 144. e Stammreich et al.5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403. são comparadas na Tabela 4. Stammreich et al.5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403. interpretaram que o valor elevado das frequências dos modos ν2 e ν4 no artigo de Venkateswaran6767 Venkateswaran, C. S.; Proc. Indian Acad. Sci. 1938, 7, 144. era devido ao fato de linhas de referência do espectro de comparação para as medidas de comprimento de onda terem sido identificadas como sendo linhas Raman da amostra. A partir das frequências corrigidas, Stammreich et al.5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403. determinaram a constante de força para o dobramento de ângulo consideravelmente menor que o valor encontrado por Venkateswaran,6767 Venkateswaran, C. S.; Proc. Indian Acad. Sci. 1938, 7, 144. respectivamente, 0,61 e 1,00 mdina/Å. É interessante notar que Venkateswaran e Sundaram,6868 Venkateswarlu, K.; Sundaram, S.; J. Chem. Phys. 1955, 23, 2365. em um artigo posterior, calcularam constantes de força para várias moléculas tetraédricas, inclusive [CrO4]2-, para o qual consideraram as novas frequências vibracionais corrigidas. Vários artigos do Prof. Stammreich são usados como referências de frequências vibracionais no conhecido livro do Nakamoto.6969 Nakamoto, K.; Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Part A: Theory and Applications in Inorg. Chem., 6th ed., John Wiley & Sons: Hoboken, 2009.,7070 Nakamoto, K.; Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Part B: Applications in Coordination, Organometallic, and BioInorg. Chem., 6th ed., John Wiley & Sons: Hoboken, 2009. Os valores citados por Nakamoto (ver tabela 2.6e, pag. 202 da Ref. [69]) para [CrO4]2- também estão na Tabela 4, mas referem-se ao artigo de Malchus e Jansen.7171 Malchus, M.; Jansen, M.; Z. Naturforsch., B 1998, 53, 704. As diferenças em frequências vibracionais deve-se ao fato de Malchus e Jansen7171 Malchus, M.; Jansen, M.; Z. Naturforsch., B 1998, 53, 704. considerarem cromato de tetrametilamônio no estado sólido. Em solução aquosa, Kiefer e Bernstein7272 Kiefer, W.; Bernstein, H. J.; Mol. Phys. 1972, 23, 835. reportam, de fato, frequências vibracionais de [CrO4]2- consistentes com os valores obtidos por Stammreich et al.5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403.

Tabela 4
Frequências vibracionais (cm-1) do ânion [CrO4]2-

A atribuição dos espectros Raman e infravermelho do ânion dicromato, [Cr2O7]2-, realizada por Stammreich et al.5454 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Siebert, H.; Spectrochim. Acta 1958, 13, 192. considerou um modelo separando as vibrações em dois tipos. Ao visualizar a estrutura molecular como O3Cr-O-CrO3, o oxigênio central e os átomos de cromo (Cr-O-Cr) definem uma simetria local C2v, enquanto que cada extremidade (O3Cr-O') possui simetria local C3v. As frequências observadas em 220, 558 e 772 cm-1 no espectro Raman da solução aquosa foram atribuídas às vibrações da parte central, respectivamente, δ(CrOCr), νs(CrOCr) e νas(CrOCr). As frequências dos grupos das extremidades são 365, 904 e 946 cm-1, atribuídas às vibrações δ(CrO3), νs(CrO3) e νas(CrO3), respectivamente. Nesse modelo, a constante de força da ligação central, fCr-O' = 3,27 mdina/Å, é consideravelmente menor que da ligação da extremidade, fC-O = 6,07 mdina/Å.5454 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Siebert, H.; Spectrochim. Acta 1958, 13, 192. Por outro lado, Abbas e Davidson7373 Abbas, M. H.; Davidson, G.; Spectrochim. Acta, Part A 1994, 50, 1153. reavaliaram a frequência do modo de dobramento de ângulo δ(CrOCr), o qual foi atribuído à frequência 89 cm-1 observada no espectro Raman da solução aquosa. Cálculo recente das frequências vibracionais por método de química quântica computacional resultou em 117 cm-1 com 90% de distribuição de energia potencial no modo δ(CrOCr).7474 Bell, S.; Dines, T. J.; J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11403. O cálculo de química quântica confirma que a magnitude de fCr-O' é aproximadamente metade de fCr-O.

Finalmente mencionamos os trabalhos sobre os derivados de halogênio de oxoânions: [CrO3Cl]-7575 Stammreich, H.; Sala, O.; Kawai, K.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 226. e [CrO3F]-.7676 Stammreich, H.; Sala, O.; Bassi, D.; Spectrochim. Acta 1963, 19, 593. As frequências observadas nos espectros Raman e infravermelho, assim como a polarização das bandas Raman, indicam que a simetria de [CrO3Cl]- corresponde ao grupo de ponto C3v. As constantes de força foram obtidas por análise de coordenadas normais considerando um campo de força de valência para o íon [CrO3Cl]-. Isso permitiu comparar as constantes de força de [CrO3Cl]- com as correspondentes determinadas nos trabalhos anteriores sobre [CrO4]2-,5353 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Spectrochim. Acta 1958, 12, 403. [Cr2O7]2-5454 Stammreich, H.; Bassi, D.; Sala, O.; Siebert, H.; Spectrochim. Acta 1958, 13, 192. e CrO2Cl2.5252 Stammreich, H.; Kawai, K.; Tavares, Y.; Spectrochim. Acta 1959, 15, 438. A constante de força da ligação Cr-O aumenta na sequência de compostos [CrO4]2- < [Cr2O7]2- < [CrO3Cl]- < CrO2Cl2 e, consequentemente, aumenta também a ordem da ligação Cr-O. Os cálculos de química quântica realizados por Bell e Dines7474 Bell, S.; Dines, T. J.; J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11403. para diferentes oxoânions de cromo e seus derivados halogênios confirmam essa tendência, inclusive mostrando uma correlação linear entre a constante de força e o comprimento da ligação Cr-O de forma análoga à regra de Badger. No caso de [CrO3F]-,7676 Stammreich, H.; Sala, O.; Bassi, D.; Spectrochim. Acta 1963, 19, 593. um ponto interessante é a identificação de uma atribuição errada feita por Dupuis7777 Dupuis, T.; C. R. Acad. Sci. 1958, 246, 3332. no espectro infravermelho desse íon. Stammreich et al.7676 Stammreich, H.; Sala, O.; Bassi, D.; Spectrochim. Acta 1963, 19, 593. notaram que bandas em 481 e 740 cm-1 apareciam no espectro infravermelho devido à impureza [SiF6]2- quando a amostra de KCrO3F em emulsão de nujol era preparada em contato com materiais de vidro ou cerâmica. O destaque na análise de coordenadas normais é que a distribuição de energia potencial dos modos ν2 e ν3, atribuídos ao estiramento Cr-X e ao dobramento dos ângulos O-Cr-O e O-Cr-X, respectivamente, indica que a mistura entre os modos é maior em [CrO3Cl]- do que em [CrO3F]-. Os resultados de Stammreich et al. para [CrO3Cl]-7575 Stammreich, H.; Sala, O.; Kawai, K.; Spectrochim. Acta 1961, 17, 226. e [CrO3F]-7676 Stammreich, H.; Sala, O.; Bassi, D.; Spectrochim. Acta 1963, 19, 593. foram comparados com os cálculos de frequências vibracionais e constantes de força por métodos modernos de química quântica computacional.7474 Bell, S.; Dines, T. J.; J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11403.

  • FAPESP contribuiu para custear a publicação deste artigo

AGRADECIMENTOS

O autor agradece à FAPESP (2016/21070-5) e ao CNPq pelo suporte financeiro.

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    05 Dez 2019
  • Data do Fascículo
    Set 2019

Histórico

  • Recebido
    03 Maio 2019
  • Aceito
    12 Jul 2019
  • Publicado
    21 Out 2019
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