(2,0) Justifique, pela TLV, o caráter paramagnético das seguintes espécies:
[Fe(CN)6]^3-
spin baixo
Qual o número de elétrons desemparelhados e qual a hibridização dos orbitais de valência do átomo central de cada espécie.

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem o complexo [Fe(CN)6]^3-. O enunciado pede para, usando a Teoria do Ligante de Valência (TLV), justificar por que ele é de spin baixo (low spin) e paramagnético, dizer quantos elétrons desemparelhados ele tem e qual é a hibridização do ferro central. Para isso vamos precisar saber:
  1. o estado eletrônico do ferro em Fe^3+;
  2. como a TLV faz o “split” dos orbitais d em t2g e eg;
  3. critério de força do campo de ligantes (CN ^- é forte);
  4. como isso define o número de elétrons desemparelhados e a hibridização d^2sp^3.

Passo 2

Primeiro, a configuração eletrônica do ferro no estado Fe^3+.
Ferro neutro: Fe → [Ar]  3d^6,4s^2.
Tirando três elétrons (para chegar a Fe^3+) sobram
Fe^3+:;[Ar];3d^5,

Passo 3

Agora, pela TLV, num octaédrico puro ( Oh) os cinco orbitais d se dividem em:
  • t2g (3 orbitais, mais baixos em energia)
  • eg (2 orbitais, mais altos em energia)
O cianeto (CN ^-) é um ligante de campo forte, ou seja, faz um grande espaçamento De entre t2g e eg. Se De é maior que a energia de emparelhamento P, os elétrons preferem emparelhar em t2g a subir para eg.
Como temos 5 elétrons em 3d, eles preenchem assim:
t2g^5,eg^0
– nos 3 orbitais t2g cabem 6 elétrons, mas temos só 5, então vão todos lá e “empacotam” o máximo possível, sobrando exatamente 1 elétron sem par.

Passo 4

Qual é a hibridização do ferro? Num octaédrico low spin a TLV usa dois orbitais d internos (da camada 3 d), o orbital 4 s e três 4 p, formando seis híbridos do tipo
d^2sp^3,
Esses híbridos apontam nos eixos e recebem os seis ligantes CN ^-.

Resposta

  • É low spin (spin baixo) porque CN ^- é ligante forte e faz De P, forçando emparelhamento em t2g.
  • Número de elétrons desemparelhados: 1.
  • Hibridização do átomo central: d^2sp^3.

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