Considere os complexos [Fe(H2 O)6]^3+ e [Ru(NH3)6]^3+, em que as espécies metálicas são isoeletrônicas.
Seria esperado efeito Jahn-Teller para algum destes complexos? Justifique sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem dois complexos: [Fe(H2 O)6]^3+ e [Ru(NH3)6]^3+. O enunciado diz que os metais nesses complexos são isoeletrônicos, ou seja, têm o mesmo número de elétrons. Nosso objetivo é descobrir se algum desses complexos apresenta o efeito Jahn-Teller. Para isso, vamos precisar entender o que é o efeito Jahn-Teller e analisar a configuração eletrônica desses complexos.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é o efeito Jahn-Teller. Esse efeito ocorre em certos complexos de coordenação quando há degenerescência nos orbitais eletrônicos, ou seja, quando dois ou mais orbitais têm a mesma energia. Quando isso acontece, a molécula tende a se distorcer (geralmente de forma elongada ou achatada) para remover essa degenerescência e diminuir a energia total do sistema.

Passo 3

Agora, vamos analisar a configuração eletrônica dos metais nesses complexos. Como os metais são isoeletrônicos, eles têm a mesma configuração eletrônica. Vamos considerar um complexo octaédrico, que é o caso aqui.
Em um campo de ligantes octaédrico, os orbitais d do metal se dividem em dois grupos: os orbitais t2g (triplet) e os orbitais eg (duplet). Se houver uma diferença no número de elétrons nos orbitais eg em comparação com os t2g, pode haver degenerescência que leva ao efeito Jahn-Teller.

Passo 4

Vamos contar os elétrons de d para os metais. Sabemos que Fe^3+ tem 5 elétrons de d e Ru^3+ também tem 5 elétrons de d (já que são isoeletrônicos). Em um campo octaédrico de ligantes fracos como H2O e NH3, os elétrons vão preencher os orbitais t2g primeiro.
Para 5 elétrons de d:
  • Os primeiros 3 elétrons ocupam os orbitais t2g, um em cada.
  • Os próximos 2 elétrons começam a ocupar os orbitais eg.
Aqui, os orbitais eg ficam com um número desigual de elétrons (dois elétrons em dois orbitais diferentes), o que cria uma degenerescência.

Passo 5

Devido a essa distribuição desigual nos orbitais eg, o complexo pode se distorcer para eliminar a degenerescência. Essa distorção é o que chamamos de efeito Jahn-Teller. Portanto, esperamos que tanto [Fe(H2 O)6]^3+ quanto [Ru(NH3)6]^3+ apresentem o efeito Jahn-Teller.

Resposta

Sim, ambos os complexos [Fe(H2 O)6]^3+ e [Ru(NH3)6]^3+ exibem o efeito Jahn-Teller devido à distribuição desigual de elétrons nos orbitais eg, levando à distorção da geometria octaédrica.

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