Considere os complexos
e
, em que as espécies metálicas são isoeletrônicas.
De acordo com a TCC, desenhe um diagrama de níveis de energia mostrando os orbitais
do ion metálico antes e depois da complexação para cada um dos complexos (não esqueça de rotular os orbitais). Faça a distribuição eletrônica sabendo que o complexo de ferro é paramagnético na extensão de 5 elétrons e o de rutênio na extensão de 1 elétron.
De acordo com a TCC, desenhe um diagrama de níveis de energia mostrando os orbitais
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você nos deu duas espécies complexas:
e
, que são isoeletrônicas (ou seja, têm o mesmo número de elétrons). A tarefa envolve usar a Teoria do Campo de Cristal (TCC) para desenhar diagramas de níveis de energia dos orbitais
antes e depois da complexação e distribuir os elétrons sabendo que o complexo de ferro tem 5 elétrons desemparelhados e o de rutênio tem 1 elétron desemparelhado.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a Teoria do Campo de Cristal (TCC). Ela explica como os ligantes (moléculas ou íons que cercam o metal) influenciam a energia dos orbitais
do íon metálico. Isso acontece porque os ligantes criam um campo elétrico que divide os orbitais
em diferentes níveis de energia.
Passo 3
Para complexos de coordenação com ligantes octaédricos, como nossos complexos, os cinco orbitais
se dividem em dois grupos:
-
: Três orbitais (dxy, dyz, dzx) com energia menor. -
: Dois orbitais (dx²−y², dz²) com energia maior.
Essa separação é chamada de divisão do campo (
).
Passo 4
Agora, vamos desenhar o diagrama de níveis de energia dos orbitais
antes da complexação. Antes da complexação, os cinco orbitais
têm a mesma energia e estão degenerados. Após a complexação, como explicado, eles se separam em
e
.
Passo 5
Para o complexo
:
- O ferro (
) tem 5 elétrons desemparelhados. - Vamos distribuir esses elétrons nos orbitais
e considerando a tendência de minimizar a repulsão entre eles (princípio de Aufbau).
Passo 6
Distribuição eletrônica para
:
-
: 5 elétrons (todos os três orbitais estão com um elétron cada e mais dois orbitais têm um segundo elétron). -
: 0 elétrons.
Isso resulta em 5 elétrons desemparelhados, conforme dado.
Passo 7
Para o complexo
:
- O rutênio (
) tem 1 elétron desemparelhado. - Vamos distribuir esse elétron nos orbitais
e .
Passo 8
Distribuição eletrônica para
:
-
: 3 elétrons (um em cada orbital ). -
: 1 elétron (em um dos orbitais ).
Isso resulta em 1 elétron desemparelhado, conforme informado.
Resposta
Prontinho! Desenhamos os diagramas de níveis de energia para ambos os complexos segundo a TCC e distribuímos os elétrons de acordo com os elétrons desemparelhados mencionados: 5 no complexo de ferro e 1 no de rutênio.