Explique as seguintes afirmações:
[Co(H2 O)6]^3+ é diamagnético, enquanto [Fe(H2 O)6]^2+ é paramagnético, mesmo que os dois íons metálicos sejam isoeletrônicos.

Passo 1

O enunciado pede para entender por que os complexos octaédricos [Co(H2O)6]^3+ e [Fe(H2O)6]^2+, embora ambos sejam isoeletrônicos ( d^6), exibem comportamentos magnéticos diferentes: o primeiro é diamagnético e o segundo é paramagnético. O conteúdo principal envolve a Teoria do Campo Cristalino e o conceito de energia de emparelhamento versus energia de separação dos orbitais d em geometria octaédrica.

Passo 2

Vamos contar os elétrons no orbital d de cada íon metálico:
– Cobalto: número atômico Z=27. Em Co^3+ remove-se 3 elétrons, sobrando 27-3=24 elétrons no átomo, ou seja d^6.
– Ferro: número atômico Z=26. Em Fe^2+ remove-se 2 elétrons, sobrando 26-2=24 elétrons, também d^6.
Logo, ambos são isoeletrônicos com configuração d^6.

Passo 3

Em um campo cristalino octaédrico, os cinco orbitais d se dividem em dois grupos:
t2g(três orbitais de menor energia), eg(dois orbitais de maior energia), ê
separados por uma energia de separação De<ao. Para acomodar seis elétrons, há duas possibilidades:
1. Se De<ao < P (energia de emparelhamento), o complexo adota alto spin e distribui elétrons em t2g e eg antes de emparelhar todos os seis.
2. Se De<ao > P, adota baixo spin, emparelhando primeiro os seis elétrons em t2g.

Passo 4

No complexo [Fe(H2O)6]^2+, a água é um ligante de campo relativamente fraco, e ainda o ferro em +2 não atrai fortemente os elétrons dos ligantes. Assim
De<ao(Fe^2+) < P,
resultando em alto spin com configuração eletrônica
t2g^4,eg^2,
que contém dois elétrons desemparelhados e, portanto, é paramagnético.

Passo 5

Em [Co(H2O)6]^3+, o íon cobalto tem carga maior ( +3), o que aumenta significativamente o campo elétrico sobre os ligantes de água e, consequentemente, De<ao. Nesse caso
De<ao(Co^3+) > P,
então todos os seis elétrons ficam emparelhados nos orbitais de menor energia, com configuração
t2g^6,eg^0,
o que torna o complexo diamagnético.

Resposta

O fato de serem isoeletrônicos não garante o mesmo spin: o maior estado de oxidação do cobalto ( +3) eleva De<ao acima da energia de emparelhamento, causando baixo spin e diamagnetismo, enquanto em Fe^2+ a separação De<ao é menor que P, levando a alto spin e paramagnetismo.

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