Considere os complexos [Fe(H2 O)6]^3+ e [Ru(NH3)6]^3+, em que as espécies metálicas são isoeletrônicas.
Baseado na TCC explique por que os complexos têm comportamento magnético diferente, apesar das espécies metálicas serem isoeletrônicas.

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos dois complexos: [Fe(H2 O)6]^3+ e [Ru(NH3)6]^3+. Esses complexos são isoeletrônicos, ou seja, têm o mesmo número de elétrons. A pergunta é: por que eles mostram comportamentos magnéticos diferentes, mesmo sendo isoeletrônicos? Para resolver isso, vamos utilizar a Teoria do Campo de Cristal (TCC), que nos ajuda a entender como os ligantes (as moléculas ou íons que estão ligados ao metal) influenciam na distribuição dos elétrons nos orbitais d do metal, afetando assim as propriedades magnéticas.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar o que significa um composto ser isoeletrônico. Isoeletrônico significa que ambos os complexos têm o mesmo número total de elétrons. No caso, tanto o Fe^3+ quanto o Ru^3+ possuem a mesma configuração eletrônica no estado de íon, o que nos leva a pensar que suas propriedades magnéticas poderiam ser similares. No entanto, isso não acontece, e para entender por quê, vamos entrar na Teoria do Campo de Cristal.

Passo 3

A Teoria do Campo de Cristal nos diz que, quando ligantes se aproximam de um íon metálico de transição, eles afetam a energia dos orbitais d desse metal. Em ambientes octaédricos, como nos nossos complexos, os cinco orbitais d se dividem em dois conjuntos de energia: os três orbitais de energia mais baixa ( dxy, dxz, dyz, chamados de t2g) e os dois orbitais de energia mais alta ( dz^2 e dx^2-y^2, chamados de eg).

Passo 4

A diferença de energia entre esses orbitais é chamada de “campo de divisão” ( De). A magnitude dessa divisão depende da força do ligante — ligantes que causam uma grande divisão de campo são chamados de fortes, enquanto os que causam uma divisão menor são chamados de fracos. A água ( H2O) é considerada um ligante fraco, e a amônia ( NH3) é um ligante um pouco mais forte no espectro de força dos ligantes.

Passo 5

Agora, mesmo que os dois complexos sejam isoeletrônicos, a diferença na força dos ligantes resulta em diferentes valores de De. Um campo de divisão maior (devido a ligantes mais fortes como NH3) pode forçar os elétrons a preencher os orbitais t2g primeiro, minimizando o número de pares de elétrons e aumentando o número de elétrons desemparelhados, o que aumenta o magnetismo.

Passo 6

Aplicando isso aos nossos complexos: [Fe(H2 O)6]^3+ tem ligantes H2O, que causam uma menor divisão de campo. Como resultado, pode haver mais elétrons desemparelhados, levando a um comportamento magnético mais intenso. Já [Ru(NH3)6]^3+, com ligantes NH3 mais fortes, pode ter uma divisão de campo maior, possivelmente resultando em mais pares de elétrons e menos elétrons desemparelhados, reduzindo seu comportamento magnético.

Resposta

Embora os complexos [Fe(H2 O)6]^3+ e [Ru(NH3)6]^3+ sejam isoeletrônicos, os diferentes ligantes (água e amônia) causam diferentes divisões de campo na Teoria do Campo de Cristal. Essa diferença na divisão de energia dos orbitais d resulta em diferentes números de elétrons desemparelhados, levando a comportamentos magnéticos distintos nos dois complexos.

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