Considere a reação de substituição do [Fe(OH2)6]^2+(aq) para formar o [Fe(bipy)n(OH2)(3-n]^2+(aq), com log Kf 1=4,2, log Kf 2=3,7 e log Kf 3=9,3.
Escreva as reações de substituição intermediária até a substituição completa.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem uma reação de substituição onde ligantes de água no íon [Fe(OH2)6]^2+ estão sendo trocados por moléculas de bipy (bipiridina). A matéria aqui é Química de Coordenação, especificamente sobre reações de substituição de ligantes em complexos metálicos. Para resolver isso, vamos precisar entender como os ligantes são substituídos passo a passo e usar os valores das constantes de formação ( log Kf) fornecidos para cada etapa da substituição.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar a estrutura inicial e o produto final da reação. O íon inicial é [Fe(OH2)6]^2+, que tem seis moléculas de água como ligantes. Queremos substituir essas águas por moléculas de bipy até formar [Fe(bipy)n(OH2)3-n]^2+, onde n vai de 1 a 3.

Passo 3

Vamos começar substituindo uma molécula de água por uma molécula de bipy. A reação intermediária seria:
[Fe(OH2)6]^2+ (aq) + bipy (aq) <=ftharpoons [Fe(bipy)(OH2)5]^2+ (aq) + H2O (l)
Aqui, uma molécula de bipy está substituindo uma molécula de água ligante.

Passo 4

Agora, vamos substituir uma segunda molécula de água por outra molécula de bipy. A próxima etapa é:
[Fe(bipy)(OH2)5]^2+ (aq) + bipy (aq) <=ftharpoons [Fe(bipy)2(OH2)4]^2+ (aq) + H2O (l)
Agora temos duas moléculas de bipy substituindo duas de água.

Passo 5

Por fim, substituímos uma terceira molécula de água por mais uma molécula de bipy, chegando ao produto final:
[Fe(bipy)2(OH2)4]^2+ (aq) + bipy (aq) <=ftharpoons [Fe(bipy)3(OH2)3]^2+ (aq) + H2O (l)
Agora, temos três moléculas de bipy substituindo três de água ligante.

Resposta

As reações de substituição intermediária até a substituição completa são:
[Fe(OH2)6]^2+ (aq) + bipy (aq) <=ftharpoons [Fe(bipy)(OH2)5]^2+ (aq) + H2O (l)
[Fe(bipy)(OH2)5]^2+ (aq) + bipy (aq) <=ftharpoons [Fe(bipy)2(OH2)4]^2+ (aq) + H2O (l)
[Fe(bipy)2(OH2)4]^2+ (aq) + bipy (aq) <=ftharpoons [Fe(bipy)3(OH2)3]^2+ (aq) + H2O (l)

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