Explique as seguintes afirmações:
é diamagnético, enquanto
é paramagnético, mesmo que os dois íons metálicos sejam isoeletrônicos.
Passo 1
O enunciado pede para entender por que os complexos octaédricos
e
, embora ambos sejam isoeletrônicos (
), 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 . Em
remove-se
elétrons, sobrando
elétrons no átomo, ou seja
.
– Ferro: número atômico . Em
remove-se
elétrons, sobrando
elétrons, também
.
Logo, ambos são isoeletrônicos com configuração .
– Cobalto: número atômico
– Ferro: número atômico
Logo, ambos são isoeletrônicos com configuração
Passo 3
Em um campo cristalino octaédrico, os cinco orbitais d se dividem em dois grupos:
separados por uma energia de separação
. Para acomodar seis elétrons, há duas possibilidades:
. Se
(energia de emparelhamento), o complexo adota alto spin e distribui elétrons em
e
antes de emparelhar todos os seis.
. Se
, adota baixo spin, emparelhando primeiro os seis elétrons em
.
Passo 4
No complexo
, a água é um ligante de campo relativamente fraco, e ainda o ferro em
não atrai fortemente os elétrons dos ligantes. Assim
resultando em alto spin com configuração eletrônica
que contém dois elétrons desemparelhados e, portanto, é paramagnético.
Passo 5
Em
, o íon cobalto tem carga maior (
), o que aumenta significativamente o campo elétrico sobre os ligantes de água e, consequentemente,
. Nesse caso
então todos os seis elétrons ficam emparelhados nos orbitais de menor energia, com configuração
o que torna o complexo diamagnético.
Resposta
O fato de serem isoeletrônicos não garante o mesmo spin: o maior estado de oxidação do cobalto (
) eleva
acima da energia de emparelhamento, causando baixo spin e diamagnetismo, enquanto em
a separação
é menor que
, levando a alto spin e paramagnetismo.