O complexo
é importante em processos industriais.
a) Determine o estado de oxidação do Ni;
b) Determine a configuração do orbital d do metal;
c) Preveja a hibridização do composto;
d) Determine sua geometria;
e) Explique a propriedade magnética do composto.
a) Determine o estado de oxidação do Ni;
b) Determine a configuração do orbital d do metal;
c) Preveja a hibridização do composto;
d) Determine sua geometria;
e) Explique a propriedade magnética do composto.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e quais dados foram dados.
-
O enunciado pergunta:
a) Determinar o estado de oxidação do Ni em.
b) Determinar a configuração do orbitaldo metal no complexo.
c) Prever a hibridização do composto.
d) Determinar sua geometria.
e) Explicar a propriedade magnética do composto. -
Informação fornecida sobre o átomo de Ni no estado fundamental:
.
A partir daqui vou resolver, passo a passo, cada item pedindo a conta e a explicação didática de como chegar lá na prova.
Passo 2
Determinar o estado de oxidação do Ni — raciocínio e regra prática.
- Regra prática simples para complexos com ligantes neutros (como CO): os ligantes neutros não alteram a carga do metal. CO é um ligante neutro (denotado L-type), ou seja, sua carga formal é
. - A soma das cargas do metal e dos ligantes tem que ser igual à carga total do complexo. Aqui o complexo
não tem carga exibida, então é neutro. - Como cada CO tem carga
e o complexo é neutro, o estado de oxidação do Ni deve ser .
Conclusão: o estado de oxidação do Ni é
. (Na prova: identifique sempre se o ligante é neutro ou aniônico; ligantes neutros deixam o metal em mesma carga que a carga do complexo.)
Passo 3
Determinar a configuração do orbital
do metal (contagem de elétrons
).
- Começando do átomo neutro de Ni: dado que Ni tem configuração
, o número total de elétrons “d” no átomo neutro é na subcamada . Mas quando consideramos o estado de oxidação, ajustamos. - Para o estado de oxidação
(determinado no Passo 2), o níquel mantém seus elétrons de valência: combinam-se no conjunto de elétrons de valência do metal. Em química de complexos costuma-se contar os elétrons de valência do metal como sendo (os mais os → total ). - Em termos formais de configuração
do metal no complexo fala-se em : todos os cinco orbitais estão preenchidos.
Conclusão: a configuração
do Ni no complexo é
.
Passo 4
Contagem eletrônica total e checagem da regra dos
elétrons (útil para prever estabilidade e comportamento).
- Método de contagem (método do elétron de valência do metal + pares doadores dos ligantes):
- Elétrons de valência do metal Ni no estado
: elétrons (contados como ). - Cada CO doa um par de elétrons (
elétrons) como ligante neutro tipo -doador. - Número de elétrons doados pelos ligantes:
.
- Elétrons de valência do metal Ni no estado
- Total de elétrons no entorno do centro metálico:
- A regra dos
elétrons diz que muitos complexos de metais de transição são especialmente estáveis quando o centro metálico alcança elétrons de valência (configuração análoga ao gás nobre). Aqui obtivemos exatamente , o que explica a estabilidade bem conhecida de .
Comentário didático rápido: na prova, faça sempre essa conta curta
para checar a lógica de ligação e se o composto tende a ser estável.
Passo 5
Prever a hibridização (aplicando uma visão simples de valence-bond/hibridização).
- Observação sobre os orbitais disponíveis: como o conjunto
do Ni está preenchido em grande parte ( ), os orbitais não são ideais para formar quatro orbitais híbridos equivalentes destinados a aceitar pares dos ligantes. Portanto, a hibridização usada para formar quatro ligações equivalentes tende a partir dos orbitais e do Ni. - Quatro orbitais equivalentes a partir de
e três podem combinar para formar quatro híbridos equivalentes: isso é descrito como . - Assim, a descrição valence-bond simples e útil para provas é que o Ni usa híbridos
(formados por e ) para receber os pares de CO e formar quatro ligações Ni–CO equivalentes.
Conclusão: hibridização prevista:
.
Nota didática: em química de coordenação essa descrição é aproximada (VBT); versões mais acuradas usam teoria de orbitais moleculares com doação
e retrodoação
(backbonding). Mas para prever geometria e emparelhamento,
é uma boa escolha prática.
Passo 6
Determinar a geometria com base na hibridização e simetria.
- Quatro híbridos
formam orbitais dirigidos para os vértices de um tetraedro. Portanto a geometria associada é tetraédrica. - Experimentalmente
é tetraédrico ( ).
Conclusão: geometria tetraédrica.
Passo 7
Explicar a propriedade magnética do composto (por que é diamagnético).
- Já determinamos que a configuração
é . Isso significa que todos os cinco orbitais têm elétrons pareados — não há elétrons desemparelhados no metal. - Além disso, a interação metal–ligante (doação
do CO e retrodoação do metal para os orbitais do CO) não cria elétrons desemparelhados; ela apenas redistribui densidade eletrônica mantendo o emparelhamento. - Resultado: todos os elétrons do complexo estão pareados → o complexo é diamagnético. Em medidas magnéticas espera-se momento magnético efetivo
(valor prático: muito próximo de zero).
Explicação qualitativa de orbital molecular (para entender no exame): CO doa um par para orbitais vazios do metal (componentes
e combinações), enquanto orbitais
ocupados do metal podem doar de volta para orbitais
do CO (backbonding). Isso fortalece a ligação M–CO e reduz energia, mas não gera spins não pareados.
Passo 8
Resumo prático e “como responder na prova” (roteiro curto para cada item).
- a) Identificar se ligante é neutro → estado de oxidação do metal igual à carga total do complexo.
- b) Contar elétrons do metal no estado de oxidação obtido (aqui
→ ). - c) Ver quantas ligações sigma formadas e escolher híbridos compatíveis (4 ligações →
). - d)
→ geometria tetraédrica. - e) Se
, todos os elétrons emparelhados → diamagnético.
Vai na confiança: siga esses passos rápido na prova e escreve as contas curtas que mostrei.
Resposta
a) Estado de oxidação do Ni:
b) Configuração do orbital do metal:
c) Hibridização prevista:
d) Geometria: tetraédrica ( )
e) Propriedade magnética: diamagnético (todos os elétrons emparelhados; momento magnético nulo)
b) Configuração do orbital
c) Hibridização prevista:
d) Geometria: tetraédrica (
e) Propriedade magnética: diamagnético (todos os elétrons emparelhados; momento magnético nulo)