Quantos elétrons desemparelhados existem em cada um dos seguintes casos?
, octaédrico, spin baixo
Passo 1
O enunciado pede: “Quantos elétrons desemparelhados existem em cada um dos seguintes casos?
, octaédrico, spin baixo”.
Informações dadas:
Informações dadas:
- Número de elétrons no metal:
(quatro elétrons na camada ). - Geometria do campo de ligantes: octaédrico.
- Estado magnético: spin baixo (low-spin).
Passo 2
O que significa “octaédrico” em termos de orbitais
: num campo octaédrico os cinco orbitais
se dividem em dois níveis de energia:
Cada orbital comporta até 2 elétrons (spin up e spin down). Assim a capacidade máxima do setor
é
elétrons e do setor
é
elétrons.
Passo 3
O que significa “spin baixo” (low-spin): há duas energias competindo ao adicionar um elétron novo:
- a energia de promover um elétron para o nível mais alto
(diferença chamada ), - e a energia de emparelhar dois elétrons no mesmo orbital (energia de emparelhamento
).
“Spin baixo” ocorre quandoé grande, ou seja, é energeticamente mais barato emparelhar um elétron em do que promovê-lo para . Porém, dentro do mesmo conjunto degenerado ( ), os elétrons ainda seguem a ideia de Hund: preencher orbitais vazios com spins paralelos antes de emparelhar — exceto quando for necessário emparelhar para evitar promoção a .
Passo 4
Agora preenchemos os elétrons passo a passo para
em campo octaédrico low-spin:
- 1º elétron vai para
numa orbital vazia: . - 2º elétron vai para outro orbital
com spin paralelo (Hund): . - 3º elétron ocupa o terceiro orbital
também com spin paralelo: .
Até aqui temos 3 elétrons desemparelhados. - 4º elétron: para evitar promover para
(mais caro), prefere emparelhar dentro de . Então ele entra emparelhando um dos três já ocupados. Resultado:
ou seja
no low-spin.
Passo 5
Contagem final de elétrons desemparelhados: na configuração
há dois orbitais com um elétron não emparelhado (os dois
solitários). Logo existem 2 elétrons desemparelhados.
Passo 6
Para fixar a ideia com exemplos rápidos:
- Se fosse
, low-spin ou high-spin não importa: dá 3 desemp. - Se fosse
low-spin, teríamos e 0 desemp.
Esses exemplos mostram a regra prática: em low-spin preenche-se preferencialmentee só sobe para quando estiver muito cheia ou quando o número de elétrons exigir.
Resposta
2