Desenhe um diagrama de níveis de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons d sobre o íon de metal nos seguintes complexos:
(tetraédrico)
Prediga o número de elétrons desemparelhados de cada complexo.
Prediga o número de elétrons desemparelhados de cada complexo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver juntos esse exercício sobre química de complexos de metais de transição! A questão pede para a gente desenhar um diagrama de níveis de energia dos orbitais d para o íon de cobalto no complexo
, que tem geometria tetraédrica. Além disso, precisamos prever quantos elétrons estarão desemparelhados nesse complexo. Para isso, vamos usar a Teoria do Campo de Dielétricos (CFT), que nos ajuda a entender como os elétrons se organizam nos orbitais de metais de transição quando eles formam complexos com ligantes.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar a configuração eletrônica do cobalto no íon
. O cobalto (Co) tem o número atômico 27, o que significa que, no estado neutro, tem 27 elétrons. No complexo
, o íon tem uma carga de -2, mas os ligantes (Cl⁻) também possuem cargas. Cada Cl⁻ traz uma carga de -1, e como são 4 Cl⁻, a carga total dos ligantes é -4. Para o complexo ter carga total de -2, o íon de cobalto precisa ter uma carga de +2. Então, estamos lidando com um íon
.
Passo 3
Agora, vamos descobrir quantos elétrons o
tem nos orbitais d. O cobalto neutro tem uma configuração eletrônica de [Ar]
. Quando perde 2 elétrons para formar
, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais 4s e depois dos 3d. Portanto, a configuração do
é [Ar]
.
Passo 4
Como o complexo é tetraédrico, a Teoria do Campo de Dielétricos nos diz que os orbitais d se separam em duas energias diferentes: os orbitais
(com menor energia) e os orbitais
(com maior energia). Em um campo tetraédrico, a separação de energia (
) ocorre porque os ligantes interagem mais fortemente com alguns orbitais d do que com outros, causando essa divisão.
Passo 5
Vamos distribuir os 7 elétrons do
nos orbitais d de acordo com a regra de Hund e o princípio de Aufbau. Primeiro, colocamos um elétron em cada orbital
e
antes de emparelhar. Então, teremos:
- Orbitais
: 2 elétrons (um em cada) - Orbitais
: 5 elétrons
Passo 6
Agora, vamos preencher os orbitais
com os 5 elétrons restantes. Como existem três orbitais
, colocamos um elétron em cada um primeiro (totalizando 3 elétrons), e depois emparelhamos os dois elétrons restantes em dois dos orbitais
. Isso resulta em:
- Orbitais
: 2 elétrons (ambos emparelhados) - Orbitais
: 5 elétrons (dois emparelhados e um com um elétron solteiro)
Passo 7
Finalmente, contamos os elétrons desemparelhados. No nosso caso, só há um elétron desemparelhado nos orbitais
. Portanto, o número de elétrons desemparelhados no complexo
é 1.
Resposta
O complexo
possui 1 elétron desemparelhado.