Explique as seguintes observações:
[Fe(H2 O)6]^3+ é paramagnético com 5 elétrons desemparelhados.
usando a teoria de campo cristalino.

Passo 1

Beleza, aqui o que a gente tem de fazer: explicar por que o complexo é paramagnético com 5 elétrons desemparelhados. O assunto é Teoria de Campo Cristalino (CFT) e vamos precisar:
  1. Saber a configuração eletrônica do ferro em estado .
  2. Entender como, num arranjo octaédrico, os cinco orbitais se dividem em dois níveis ( e ).
  3. Comparar a energia de separação desses níveis ( ) com a energia de pareamento ( ) para ver se formamos um complexo alto-spin ou baixo-spin.

Passo 2

Primeiro, a configuração eletrônica de Fe: [Ar],3d^6,4s^2 longrightarrow Fe^3+: [Ar],3d^5 neutro é . Quando vira , a gente tira primeiro os elétrons e depois do :
Logo, tem 5 elétrons no conjunto de orbitais .

Passo 3

Na Teoria de Campo Cristalino para geometria octaédrica, os 5 orbitais são “quebrados” em:
  • Nível (3 orbitais)
  • Nível (2 orbitais)
    essas caixas ficam separadas por uma energia . Esquematicamente:
                                              
                    
                     │
                     ───────────
                    

Passo 4

Agora a escolha do “alto-spin” ou “baixo-spin” depende de comparar com a energia de pareamento :
  • Se , é vantajoso colocar elétrons em antes de parear em . Isso gera alto-spin (muitos desemparelhados).
  • Se , é melhor parear em primeiro, gerando baixo-spin (poucos desemparelhados).
A água ( ) é um ligante relativamente fraco, logo é pequeno. Isso faz , ou seja, complexo ALTO-SPIN.

Passo 5

Com e alto-spin, a gente coloca cada elétron em um orbital diferente até esgotar as 5 “caixinhas” e , sem parear nenhum. Fica assim (setas = elétrons):
: ↑ ↑ ↑
: ↑ ↑
Total de elétrons desemparelhados = 5.

Resposta

é paramagnético com 5 elétrons desemparelhados porque, em campo octaédrico com ligante fraco ( ), forma-se um complexo alto-spin ( ), levando os 5 elétrons a ocuparem individualmente todos os orbitais e .

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