• Desenhe um diagrama de niveis de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons d sobre o ion de metal nos seguintes complexos:
    d)
    Prediga o número de elétrons desemparelhados de cada complexo.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa desenhar o diagrama de níveis de energia dos orbitais d para o íon de ferro no complexo e descobrir quantos elétrons ficam desemparelhados. Pra isso, vamos usar a teoria do campo cristalino, que ajuda a entender como os ligantes (no caso, os íons CN⁻) afetam os níveis de energia dos orbitais d do metal central, aqui o ferro. Vamos precisar saber a configuração eletrônica do ferro, como os elétrons se distribuem nos orbitais d e como os ligantes influenciam essa distribuição.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar qual é o estado de oxidação do ferro no complexo . A carga total do complexo é -3 e cada ligante CN⁻ tem carga -1. Como são 6 ligantes CN⁻, a carga total dos ligantes é . Então, a carga do íon ferro deve ser . Portanto, estamos lidando com o íon .

Passo 3

Agora, vamos ver a configuração eletrônica do . O ferro neutro (Fe) tem número atômico 26, então sua configuração eletrônica é . Quando perde 3 elétrons para formar , ele perde os 2 elétrons do 4s e 1 do 3d. Assim, a configuração eletrônica do é .

Passo 4

O próximo passo é analisar a influência dos ligantes CN⁻ no campo cristalino. Os ligantes podem ser classificados como de alto ou baixo campo com base na sua força de campo. O CN⁻ é um ligante de alto campo, o que significa que ele causa uma grande separação de energia ( ) entre os orbitais e . Isso geralmente leva a uma configuração de baixa multiplicidade, onde os elétrons formam pares nos orbitais de menor energia.

Passo 5

Vamos desenhar o diagrama de níveis de energia para um campo óctaédrico de alto campo. Os orbitais se separam em dois conjuntos: (três orbitais) com energia mais baixa e (dois orbitais) com energia mais alta. A diferença de energia entre eles é representada por .
Para em alto campo, os 5 elétrons vão se distribuir da seguinte maneira:
  • Os 3 orbitais recebem 2 elétrons cada (total de 6 elétrons).
  • Porém, temos apenas 5 elétrons, então dois orbitais terão pares e um orbital terá apenas um elétron.

Passo 6

Com essa distribuição, vamos contar os elétrons desemparelhados:
  • Nos orbitais , temos 3 orbitais:
    • Dois orbitais com 2 elétrons cada (total de 4 elétrons, todos pareados).
    • Um orbital com 1 elétron (desemparelhado).
  • Nos orbitais , não há elétrons.
Então, temos 1 elétron desemparelhado nesse complexo.

Resposta

O complexo possui 1 elétron desemparelhado.

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