(2,5) Utilizando a Teoria de Ligação de Valência, e sabendo que o[Fe(CN)6]^-3 é paramagnético com 1 elétron desemparelhado e o[Fe(acac)3] é paramagnético com 5 elétrons desemparelhados, represente os orbitais e demonstre qual a geometria/hibridização desses complexos.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me passou um exercício que envolve a Teoria de Ligação de Valência para analisar dois complexos de ferro: [Fe(CN)6]^-3 e [Fe(acac)3]. A gente precisa representar os orbitais desses complexos e descobrir qual é a geometria e hibridização de cada um. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre a estrutura eletrônica dos metais de transição, ligantes, e como eles afetam a distribuição dos elétrons nos orbitais.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o estado de oxidação do ferro em cada complexo. No [Fe(CN)6]^-3, o cianeto ( CN^-) tem carga -1 e são 6 ligantes, então o ferro deve ter carga +3 ( 6 times -1 + 3 = -3). No [Fe(acac)3], cada acac é um ligante neutro, então o ferro também está no estado +3.

Passo 3

Agora, vamos ver a configuração eletrônica do ferro(III). O ferro tem número atômico 26, então sua configuração eletrônica no estado fundamental é [ Ar ] 3d^6 4s^2. Quando perde 3 elétrons para formar Fe^3+, ficamos com [ Ar ] 3d^5.

Passo 4

Em complexos de metais de transição, os ligantes criam um campo que divide os orbitais d em dois conjuntos: t2g e eg. A magnitude dessa divisão depende da força do campo dos ligantes. Ligantes como CN^- são de campo forte, enquanto os ligantes acac são considerados de campo intermediário.

Passo 5

Para [Fe(CN)6]^-3, como CN^- é um ligante de campo forte, esperamos uma configuração baixa spin. Isso significa que os elétrons preferem emparelhar nos orbitais t2g antes de ocupar os eg.
A configuração ficará: t2g^5 eg^0, com 1 elétron desemparelhado.

Passo 6

Já para [Fe(acac)3], sendo ligante de campo intermediário, a distribuição dos elétrons pode ser alta spin. Isso leva a uma maior quantidade de elétrons desemparelhados.
A configuração será: t2g^3 eg^2, com 5 elétrons desemparelhados.

Passo 7

Agora, vamos falar sobre a geometria e hibridização. Ambos os complexos têm 6 ligantes, o que sugere uma geometria octaédrica. A hibridização nesse caso é d^2sp^3, onde dois orbitais d, um s e três p se combinam para formar os orbitais híbridos que ligam os ligantes ao metal.

Passo 8

Para representar os orbitais, podemos imaginar que no complexo [Fe(CN)6]^-3, os orbitais t2g estão completamente preenchidos com 5 elétrons (com um desemparelhado), e os eg estão vazios. Já no [Fe(acac)3], os t2g estão parcialmente preenchidos com 3 elétrons e os eg com 2 elétrons desemparelhados.

Resposta

Então, resumindo:
  • [Fe(CN)6]^-3: Possui uma geometria octaédrica com hibridização d^2sp^3. A distribuição eletrônica é t2g^5 eg^0, apresentando 1 elétron desemparelhado.
  • [Fe(acac)3]: Também possui uma geometria octaédrica com hibridização d^2sp^3. A distribuição eletrônica é t2g^3 eg^2, apresentando 5 elétrons desemparelhados.

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