Um laboratório observou que:
- O complexo A é diamagnético e possui geometria octaédrica
- O complexo B é paramagnético e octaédrico
Ambos possuem ferro(II).
Sendo assim, sugira ligantes possíveis para que os complexos A e B apresentem os comportamentos acima e justifique utilizando a Teoria de Ligação de Valência (TLV).
Sendo assim, sugira ligantes possíveis para que os complexos A e B apresentem os comportamentos acima e justifique utilizando a Teoria de Ligação de Valência (TLV).
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações:
- O complexo A é diamagnético e possui geometria octaédrica.
- O complexo B é paramagnético e possui geometria octaédrica.
- Ambos têm ferro(II), cuja configuração eletrônica atômica é
, logo .
O que se pede:
- Sugerir ligantes possíveis para A e para B que expliquem os comportamentos magnéticos observados.
- Justificar usando a Teoria de Ligação de Valência (TLV).
Passo 2
Primeira coisa importante: a configuração eletrônica de
.
- Átomo neutro:
. - Ao formar
perdem-se os dois elétrons , ficando .
Para um complexo octaédrico os cinco orbitais
do metal se dividem em dois grupos (conceito vindo também de teoria de campo, mas usado na TLV para decidir emparelhamento):
- orbitais
(três mais baixas em energia) e - orbitais
(duas mais altas),
e existe uma energia de separação chamada.
Passo 3
No TLV (Teoria de Ligação de Valência) o que importa para a configuração final é a competição entre:
- a energia de pareamento
(custo para emparelhar dois elétrons num mesmo orbital ), e - a separação
(quanto os ligantes “separam” os níveis e ).
Regras práticas (linguagem TLV, com a ideia de híbridos):
- Se
(ligante forte) os elétrons emparelham no nível antes de ocupar → complexo de baixo spin (low-spin). Na TLV isso permite usar dois orbitais internos para híbridizar com e , formando híbridos (complexo “inner-orbital”). Resultado típico para low-spin: (todos pareados). - Se
(ligante fraco) os elétrons preferem permanecer desemparelhados e ocupar antes de emparelhar em → complexo de alto spin (high-spin). Na TLV não há emparelhamento suficiente para liberar os dois internos, então a hibridização usa orbitais externos , formando (complexo “outer-orbital”). Resultado típico para high-spin: com elétrons desemparelhados.
Uma referência rápida (espectroquímica, do mais fraco ao mais forte):
. (Use isto no exame para escolher ligantes.)
Passo 4
Aplicando ao complexo A (diamagnético, octaédrico):
- Diamagnetismo significa que não há elétrons desemparelhados → para
isso exige a configuração de baixo spin . - Portanto
deve ser grande: . Pela TLV isso permite emparelhar os elétrons nos e usar dois orbitais na hibridização (inner-orbital octaédrico). - Exemplos de ligantes que produzem esse comportamento (ligantes fortes):
, , e ligantes bidentados/fortes como (etilenodiamina). - Exemplo real clássico:
(hexacianoferrato(II)) é baixa spin e diamagnético ( ). - Conclusão para A: escolha ligantes fortes (como
, , ) que aumentem , forcem emparelhamento e gerem híbridos .
Passo 5
Aplicando ao complexo B (paramagnético, octaédrico):
- Paramagnetismo indica presença de elétrons desemparelhados. Para
um complexo octaédrico de alto spin terá configuração , com elétrons desemparelhados (spin total ). - Isso ocorre quando
(ligantes fracos). Na TLV os elétrons não emparelham nos internos, então os orbitais usados na hibridização são externos e o complexo é do tipo (outer-orbital). - Exemplos de ligantes fracos que dão high-spin:
, , (também , ). - Exemplo real:
é conhecido por ser paramagnético (alto spin). - Conclusão para B: escolha ligantes fracos (como
, , ) que mantêm baixos , impedem emparelhamento e levam a híbridos .
Passo 6
Observações úteis para prova e interpretação:
- Se em um enunciado o ligante não for explicitado, pense na série espectroquímica: ligantes à direita (ex.:
) são fortes → low-spin; à esquerda (ex.: ) são fracos → high-spin. - Alguns ligantes são borderline (
pode dar comportamento variável dependendo do metal e de seu estado de oxidação). Se tiver dúvida, prefira ligar o comportamento experimental (diamagético → strong-field; paramagnético → weak-field). - No exame, conte elétrons do metal (
), compare e qualitativamente e deduza hibridização ( para inner/low-spin, para outer/high-spin). Isso resolve rápido.
Força! Se quiser, eu monto diagramas de orbitais com os elétrons desenhados passo a passo para
low-spin e high-spin — isso facilita para decorar.
Resposta
A: ligantes fortes, por exemplo
B: ligantes fracos, por exemplo
B: ligantes fracos, por exemplo