(2,0) Justifique, pela TLV, o caráter paramagnético das seguintes espécies:
[Fe(H2 O)6]^3+ spin alto
Qual o número de elétrons desemparelhados e qual a hibridização dos orbitais de valência do átomo central de cada espécie.

Passo 1

Beleza, então o exercício pede o seguinte: usando a Teoria de Ligação de Valência (TLV), a gente deve mostrar por que o complexo l[Fe( H2O)6r]^3+ é paramagnético, descobrir quantos elétrons ficam desemparelhados e dizer qual é a hibridização dos orbitais de valência do Fe central. Para isso, vamos usar conceitos de distribuição eletrônica, cisalhamento de orbitais em campo octaédrico e como a TLV explica a formação dos híbridos.

Passo 2

Primeiro, identificando o metal e sua configuração eletrônica:
  • Fe tem número atômico 26.
  • No íon Fe³⁺, perdemos dois elétrons 4s e um 3d, sobrando uma configuração básica de .
    Ou seja, o ferro central traz 5 elétrons nos orbitais .

Passo 3

Agora, a TLV (que é bem parecido com a Teoria de Campo Cristalino) diz que em um campo octaédrico cada conjunto de seis ligantes (aqui as 6 moléculas de H₂O) faz os cinco orbitais se “quebrarem” em dois grupos:
  • (três orbitais com energia mais baixa)
  • (dois orbitais com energia mais alta)
A diferença de energia entre esses grupos é chamada de . Como a água é um ligante fraco, é menor do que a energia de pareamento dos elétrons. Isso significa que é mais barato ocupar um orbital de energia um pouco maior (do grupo ) do que emparelhar elétrons em .

Passo 4

Distribuição eletrônica high-spin para :
  • Preenchemos primeiro cada orbital de com um elétron: 3 elétrons, todos desemparelhados.
  • Como , seguimos colocando os próximos elétrons nos orbitais , também sem parear: mais 2 elétrons, cada um em um orbital .
Logo, temos 5 elétrons desemparelhados. E elétrons desemparelhados é que causam o comportamento paramagnético (eles se alinham com um campo magnético externo).

Passo 5

Pra montar seis ligações iguais em volta do Fe, a TLV invoca híbridos octaédricos. Como o campo é fraco e não usamos os livres (todos já estão ocupados por esses 5 elétrons), a teoria de VB prevê que o ferro usa:
  • um orbital ,
  • três ,
  • dois orbitais
para formar seis híbridos do tipo . Esses híbridos apontam para os vértices de um octaedro e se ligam às 6 moléculas de água.

Resposta

O complexo é paramagnético (porque tem elétrons desemparelhados), possui 5 elétrons desemparelhados e a hibridização dos orbitais de valência do Fe é .

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