Considere os complexos [Fe(H2 O)6]^3+ e [Ru(NH3)6]^3+, em que as espécies metálicas são isoeletrônicas.
De acordo com a TCC, desenhe um diagrama de níveis de energia mostrando os orbitais d 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.

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.

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