Determine a configuração (na forma t_{2 \mathrm{~g}}^{x} e_{\mathrm{g}}^{y} ou e^{x} t_{2}^{y}, conforme for apropriado), o número de elétrons desemparelhados e a energía de estabilização do campo ligante em múltiplos de \[Delta_{\mathrm{O}}) ou \[Delta_{\mathrm{T}}) para cada um dos seguintes complexos, usando a série espectroquímica para decidir, quando necessário, quais são de campo forte e quais são de campo fraco:
\mathrm{W}(\mathrm{CO})_{6}\]

Passo 1

O enunciado pede: para o complexo \mathrm{W}(\mathrm{CO})_{6} determinar (1) a configuração eletrônica nos orbitais d na forma t_{2g}^{x}e_{g}^{y} (ou outra forma apropriada), (2) o número de elétrons desemparelhados e (3) a energia de estabilização do campo ligante (LFSE) expressa em múltiplos de \Delta_{\mathrm{O}} ou \Delta_{\mathrm{T}}. Também devo decidir, usando a série espectroquímica, se o complexo é de campo forte ou fraco. Informação dada: o complexo é \mathrm{W}(\mathrm{CO})_{6} (seis ligantes CO ao redor de W).

Passo 2

Determinar o estado de oxidação do tungstênio e o número de elétrons d disponíveis.
  • CO é um ligante neutro (ligante L-type), então cada CO carrega carga 0. Como o complexo é neutro, a carga do W também é 0.
  • Portanto o estado de oxidação de W é 0.
  • A configuração eletrônica do átomo neutro de tungstênio (em notação condensada) é
[\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{4}\,6s^{2}.
  • Contando os elétrons d+s relevantes para química de coordenação: 5d^{4}6s^{2} fornece 6 elétrons de valência de metal, logo o número de elétrons d efetivos para W no estado 0 é \mathbf{6} (d ^6).

Passo 3

Determinar a geometria e o padrão de separação dos níveis d.
  • Com seis ligantes ao redor do metal, a geometria usual é octaédrica.
  • Em um campo octaédrico os cinco orbitais d se dividem em dois conjuntos: t_{2g} (três orbitais) mais baixos em energia e e_{g} (dois orbitais) mais altos, separados por uma energia de separação \Delta_{\mathrm{O}}.
  • Relativamente ao centro de gravidade (barycenter) da energia d, as energias são:
\text{cada elétron em }t_{2g}: -0,4\Delta_{\mathrm{O}}é
\text{cada elétron em }e_{g}: +0,6\Delta_{\mathrm{O}}é
Esses coeficientes vêm da conservação da energia total dos cinco orbitais.

Passo 4

Decidir se CO é campo forte ou fraco usando a série espectroquímica e as consequências para emparelhamento.
  • A série espectroquímica coloca \mathrm{CO} como um dos ligantes de campo mais forte (é forte doador \sigma e bom aceitador \pi^\ast, estabiliza fortemente t_{2g} e aumenta \Delta_{\mathrm{O}}).
  • Com \mathrm{CO} sendo ligante de campo forte, espera-se emparelhamento dos elétrons no estado d quando energeticamente favorável → complexo de spin baixo (low-spin).
  • Para um metal d ^6 em campo octaédrico forte, a distribuição que minimiza energia coloca os 6 elétrons nos orbitais t_{2g} antes de ocupar e_{g}. Assim a configuração eletrônica é
t_{2g}^{6}e_{g}^{0}.

Passo 5

Contar elétrons desemparelhados e estado magnético.
  • Em t_{2g}^{6} todos os três orbitais t_{2g} estão preenchidos com pares de elétrons. Logo não há elétrons desemparelhados.
  • Número de elétrons desemparelhados: \mathbf{0}. O complexo é diamagnético.

Passo 6

Calcular a energia de estabilização do campo ligante (LFSE) relativa ao baricentro.
  • Usamos a fórmula
\text{LFSE} = n_{t_{2g}}(-0,4\Delta_{\mathrm{O}}) + n_{e_{g}}(+0,6\Delta_{\mathrm{O}}),
onde n_{t_{2g}} é o número de elétrons em t_{2g} e n_{e_{g}} é o número em e_{g}.
  • Substituindo n_{t_{2g}}=6 e n_{e_{g}}=0:
\text{LFSE} = 6(-0,4\Delta_{\mathrm{O}}) + 0(+0,6\Delta_{\mathrm{O}}) = -2,4\Delta_{\mathrm{O}}.
  • Interpretação: o conjunto d está estabilizado por 2,4\Delta_{\mathrm{O}} em relação ao baricentro dos orbitais d.
  • Observação adicional útil na prova: \mathrm{W}(\mathrm{CO})_{6} obedece à regra dos 18 elétrons: W(0) tem 6 elétrons mais 6\times2=12 elétrons doadores de ligante \Rightarrow 18 elétrons, explicando a estabilidade do complexo.

Resposta

t_{2g}^{6}e_{g}^{0}
0 elétrons desemparelhados (diamagnético)
\text{LFSE} = -2,4\Delta_{\mathrm{O}}
Complexo de campo forte (CO é ligante de campo forte, spin baixo)

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