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 pergunta se o complexo
é diamagnético. Informações fornecidas e relevantes:
- O complexo é octaédrico com seis ligantes
. - A carga total do complexo é
. - É preciso identificar a configuração eletrônica do metal e contar elétrons desemparelhados para decidir se é diamagnético (nenhum elétron desemparelhado) ou paramagnético (um ou mais elétrons desemparelhados).
Passo 2
Determinar o estado de oxidação do ferro. Seja
a carga do ferro:
Logo o metal é
.
Passo 3
Contar os elétrons
em
. O ferro neutro tem configuração
. Ao formar
removem-se primeiro os elétrons
e depois 1 elétron
, ficando:
Portanto há
elétrons no conjunto de orbitais
.
Passo 4
Explicar teoria de campo cristalino necessária (de forma prática para a prova).
- Em um complexo octaédrico os cinco orbitais
dividem-se em dois níveis: (três orbitais, mais baixos) e (dois orbitais, mais altos). A separação de energia entre esses níveis chama-se . - Existe também a energia de emparelhamento
(energia necessária para emparelhar dois elétrons num mesmo orbital). - Se
(campo forte) os elétrons tendem a emparelhar em antes de ocupar : configurações de baixa spin. - Se
(campo fraco) os elétrons ocupam mantendo mais spins paralelos: configurações de alto spin. - A propriedade magnética vem do número de elétrons desemparelhados: zero → diamagnético; ≥1 → paramagnético.
Passo 5
Identificar se
é ligante de campo forte ou fraco. Pela série espectroquímica,
é um ligante fortíssimo (campo forte), portanto favorece baixa spin (
grande).
Passo 6
Montar a configuração eletrônica
em campo octaédrico de baixa spin para
.
- Em baixa spin preenchem-se primeiro os três orbitais
e os emparelhamentos ocorrem antes de preencher . - Para
baixa spin a distribuição é:
isto é, os três orbitais
ocupados com um total de
elétrons: dois orbitais com pares e um orbital com um elétron não pareado. Portanto há exatamente
elétron não pareado.
Passo 7
Conclusão sobre magnetismo. Como existe
elétron não pareado, o complexo
é paramagnético, não diamagnético. Observação útil para a prova: um
octaédrico nunca fica diamagnético, mesmo no limite de campo extremamente forte, pois sempre sobra um elétron desemparelhado em
.
Resposta
Não;
é paramagnético com um elétron não pareado.