De modo geral, diamagnetismo é o termo utilizado para designar o comportamento de materiais que são repelidos na presença de campos magnéticos, ao contrário dos materiais paramagnéticos e ferromagnéticos que são atraídos por campos magnéticos. Materiais diamagnéticos têm característica de possuírem elétrons emparelhados, enquanto os paramagnéticos possuem elétrons desemparelhados. Assim, qual(is) dos seguintes complexos é(são) diamagnético(s)? Explique.
Passo 1
O enunciado dá o complexo
e pergunta qual(is) dos complexos listados é(são) diamagnético(s). Informações explícitas que temos do enunciado:
- O íon central é o ferro no complexo
. - Há seis ligantes
. - A carga total do complexo é
.
O que o enunciado pede: decidir se
é diamagnético (ou seja, se todos os elétrons estão emparelhados).
Passo 2
Determinar o estado de oxidação do ferro no complexo. Chama-se
a carga do ferro; cada cianeto tem carga
e há seis deles, então:
Resolvendo,
Portanto o ferro está no estado
.
Passo 3
Contar os elétrons
do
. O ferro neutro tem configuração eletrônica
. Ao formar
perde-se preferencialmente os dois elétrons
, ficando:
Ou seja, o centro metálico tem
.
Passo 4
Explicar como o arranjo eletrônico em complexos octaédricos decide o número de elétrons desemparelhados. Em geometria octaédrica os cinco orbitais
do metal se dividem em dois níveis de energia: os três orbitais
mais baixos e os dois orbitais
mais altos, separados por uma energia de separação que chamamos de
. Há duas energias concorrentes:
- a energia de separação
(quanto “cara” é subir elétrons para os orbitais ); - a energia de emparelhamento
(custo para emparelhar dois elétrons no mesmo orbital).
Dois casos possíveis para um íon
em um campo octaédrico:
- Se
(campo fraco): elétrons preferem ocupar os antes de se emparelhar muito — configuração de alto spin:
- Se
(campo forte): é energeticamente favorável emparelhar todos os elétrons nos antes de ocupar — configuração de baixo spin:
Lembre-se: diamagnetismo ocorre quando não há elétrons desemparelhados (todas as spins emparelhadas), ou seja, configuração de baixo spin com
elétrons desemparelhados.
Passo 5
Identificar a força do ligante
. Na série espectroquímica (lista de ligantes por força de campo), o cianeto
é um ligante forte — ele produz um grande
. Logo para
espera-se
portanto o
assume a configuração de baixo spin
, na qual todos os elétrons estão emparelhados.
Passo 6
Concluir sobre o magnetismo: como a configuração eletrônica do ferro no complexo é
(baixo spin,
) e não há elétrons desemparelhados, o complexo é diamagnético (momento magnético líquido nulo).
Resposta
Diamagnético.