Sabendo que
é um complexo de spin alto, prediga a característica de
e
. Explique essas observações nos 3 complexos:
) c) Quantos elétrons desemparelhados existem em cada um, o tipo de Spin (Alto ou Baixo) e o Magnetismo (nos 3 complexos).
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre química de coordenação. O enunciado nos diz que o complexo
tem um spin alto. Precisa-se prever as características dos complexos
e
, explicando essas observações nos três complexos, e também determinar o número de elétrons desemparelhados, o tipo de spin (alto ou baixo) e o magnetismo em cada um deles. Para isso, vamos precisar entender conceitos como teoria do campo de ligantes, spin alto/baixo e propriedades magnéticas.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar que o íon de ferro no estado
tem uma configuração eletrônica
. Quando ele forma complexos, os ligantes ao seu redor criam um campo que pode dividir os orbitais d em dois níveis de energia:
e
.
Passo 3
A diferença de energia entre esses níveis depende do tipo de ligante. Ligantes como água (
) e fluoreto (
) são considerados ligantes fracos, enquanto a etilenodiamina (
) é um ligante polidentado e também pode influenciar o campo de diferentes maneiras.
Passo 4
Um complexo de spin alto ocorre quando a diferença de energia (
) entre
e
é pequena, permitindo que os elétrons ocupem todos os orbitais d com spins desparelhados. Isso geralmente acontece com ligantes fracos.
Passo 5
No caso do
, já sabemos que é um complexo de spin alto. Vamos aplicar esse raciocínio para os outros complexos.
Passo 6
Para
, o fluoreto (
) é um ligante também considerado fraco, similar à água. Portanto, esperamos que esse complexo também seja de spin alto, com elétrons desemparelhados e comportamento paramagnético.
Passo 7
Já para
, a etilenodiamina é um ligante mais forte comparado à água e ao fluoreto. Isso aumenta a diferença de energia (
), promovendo um estado de spin baixo, onde os elétrons emparelham nos orbitais
, reduzindo o número de elétrons desemparelhados e o magnetismo.
Passo 8
Agora, vamos calcular o número de elétrons desemparelhados em cada complexo:
-
: Spin alto, com 5 elétrons desemparelhados. -
: Também spin alto, com 5 elétrons desemparelhados. -
: Spin baixo, com 1 elétron desemparelhado.
Passo 9
Quanto ao tipo de spin:
-
e têm spin alto. -
tem spin baixo.
Passo 10
E para o magnetismo:
- Complexos com elétrons desemparelhados exibem magnetismo paramagnético.
-
e são paramagnéticos devido aos 5 elétrons desemparelhados. -
também é paramagnético, mas com menos elétrons desemparelhados (1).
Resposta
-
: 5 elétrons desemparelhados, spin alto, magnetismo paramagnético. -
: 5 elétrons desemparelhados, spin alto, magnetismo paramagnético. -
: 1 elétron desemparelhado, spin baixo, magnetismo paramagnético.