• Desenhe um diagrama de niveis de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons d sobre o ion de metal nos seguintes complexos:
    d) [Fe(CN) 6]^-3
    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 [Fe(CN)6]^3- 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 [Fe(CN)6]^3-. 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 6 times (-1) = -6. Então, a carga do íon ferro deve ser -3 - (-6) = +3. Portanto, estamos lidando com o íon Fe^3+.

Passo 3

Agora, vamos ver a configuração eletrônica do Fe^3+. O ferro neutro (Fe) tem número atômico 26, então sua configuração eletrônica é [Ar], 3d^6, 4s^2. Quando perde 3 elétrons para formar Fe^3+, ele perde os 2 elétrons do 4s e 1 do 3d. Assim, a configuração eletrônica do Fe^3+ é [Ar], 3d^5.

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 ( De) entre os orbitais t2g e eg. 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 d se separam em dois conjuntos: t2g (três orbitais) com energia mais baixa e eg (dois orbitais) com energia mais alta. A diferença de energia entre eles é representada por De.
Para d^5 em alto campo, os 5 elétrons vão se distribuir da seguinte maneira:
  • Os 3 orbitais t2g recebem 2 elétrons cada (total de 6 elétrons).
  • Porém, temos apenas 5 elétrons, então dois orbitais t2g terão pares e um orbital terá apenas um elétron.

Passo 6

Com essa distribuição, vamos contar os elétrons desemparelhados:
  • Nos orbitais t2g, temos 3 orbitais:
    • Dois orbitais com 2 elétrons cada (total de 4 elétrons, todos pareados).
    • Um orbital com 1 elétron (desemparelhado).
  • Nos orbitais eg, não há elétrons.
Então, temos 1 elétron desemparelhado nesse complexo.

Resposta

O complexo [Fe(CN)6]^3- possui 1 elétron desemparelhado.

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