Considere os complexos
, ambos coordenados à água, um ligante de campo intermediário, e responda o que se pede:
a) Quais as configurações eletrônicas que os íons metálicos assumem em cada caso? (considere que a água atua como ligante de campo fraco);
b) Por que esse comportamento ocorre?
c) Qual classificação é dada ao centro metálico em cada caso, em termos de spin alto ou baixo?
d) Qual o comportamento magnético destes complexos?
e) Reflita porque no complexo
a configuração é
.
a) Quais as configurações eletrônicas que os íons metálicos assumem em cada caso? (considere que a água atua como ligante de campo fraco);
b) Por que esse comportamento ocorre?
c) Qual classificação é dada ao centro metálico em cada caso, em termos de spin alto ou baixo?
d) Qual o comportamento magnético destes complexos?
e) Reflita porque no complexo
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício. A gente tem dois complexos metálicos:
e
. Ambos estão coordenados com água, que é um ligante de campo fraco. Precisamos analisar as configurações eletrônicas, entender o porquê desse comportamento, classificar o spin, verificar o comportamento magnético e refletir sobre um complexo de cobalto. Para isso, vamos usar conceitos de teoria do campo de ligantes e configuração de elétrons em complexos de metais de transição.
Passo 2
a) Configurações eletrônicas dos íons metálicos
Primeiro, vamos identificar as configurações eletrônicas dos íons metálicos
e
.
-
Ferro (Fe): O ferro tem número atômico 26. A configuração eletrônica do átomo neutro é
. Perdendo 2 elétrons para formar , retiramos os elétrons 4s primeiro: -
Rutênio (Ru): O rutênio tem número atômico 44. A configuração eletrônica do átomo neutro é
. Perdendo 2 elétrons para formar , retiramos primeiro o elétron 5s e depois um do 4d:
Como a água é um ligante de campo fraco, ela não provoca grande separação de energia nos orbitais d, resultando em configurações de spin alto.
Passo 3
b) Por que esse comportamento ocorre?
Esse comportamento ocorre porque a água, sendo um ligante de campo fraco, não força os orbitais d a se separarem bastante em energia. Na teoria do campo de ligantes, ligantes de campo fraco como a água tendem a ter uma diferença de energia menor entre os orbitais
e
. Isso permite que os elétrons prefiram ocupar orbitais de maior energia em vez de se emparelhar, resultando em configurações de spin alto.
Passo 4
c) Classificação do centro metálico em termos de spin alto ou baixo
Como a água atua como um ligante de campo fraco, os complexos tendem a ter configuração de spin alto. Portanto:
-
: Spin alto -
: Spin alto
Passo 5
d) Comportamento magnético destes complexos
Complexos com spin alto têm mais elétrons desemparelhados, o que os torna paramagnéticos, ou seja, atraem campos magnéticos. Portanto:
-
: Paramagnético -
: Paramagnético
Passo 6
e) Por que no complexo
a configuração é
No caso do
, temos um íon com configuração
. Embora a água seja um ligante de campo fraco, o estado de oxidação +3 do cobalto aumenta a separação de energia entre os orbitais
e
devido ao maior número de cargas positivas no metal central. Isso favorece o emparelhamento de elétrons, levando a uma configuração de spin baixo:
Essa configuração com todos os elétrons emparelhados resulta em estado diamagnético.
Resposta
Resumindo:
a)
e
;
b) Devido à água ser um ligante de campo fraco, que não separa muito os orbitais d;
c) Ambos os centros metálicos têm spin alto;
d) Os complexos são paramagnéticos;
e) No
, a configuração
ocorre por causa do alto estado de oxidação que favorece o emparelhamento dos elétrons.
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e
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b) Quais as geometrias esperadas em cada caso?
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