- 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.
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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