Quantos elétrons desemparelhados
e
tem? Forneça as configurações eletrônicas para cada íon em termos de conjuntos
e
. Explique sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos ver o que o exercício pede:
- Queremos saber quantos elétrons estão desemparelhados em
e em . - Além disso, temos de dar a configuração eletrônica de cada íon em termos dos conjuntos
e .
Matéria envolvida: campo cristalino octaédrico, conceito de d-orbitais, força do ligante (alto spin × baixo spin) e contagem de elétrons d. Para resolver, vamos precisar:
- Determinar o estado de oxidação dos metais e quantos elétrons d eles têm.
- Saber se o ligante é forte (pequeno emparelhamento) ou fraco (alto spin).
- Distribuir os elétrons nos orbitais
e e contar os desemparelhados.
Passo 2
Primeiro, o número de elétrons d em cada íon:
-
: - Cada CN⁻ é -1, então somam -6. Para totalizar carga -3, o Re deve estar em Re³⁺.
- Re é do grupo 7 (configuração atômica
). Tirando 2 elétrons 6s e um 5d, sobra .
-
: - Cada Cl⁻ é -1, somam -6; para totalizar -4, Mn está em Mn²⁺.
- Mn é do grupo 7 também (
). Tirando 4s², sobra .
Passo 3
Agora, teoria do campo cristalino octaédrico:
- Os cinco orbitais d se dividem em dois grupos: três orbitais mais baixos (
) e dois mais altos ( ). - A diferença de energia se chama
. - Ligantes fortes (CN⁻) dão
grande, favorecendo casais de elétrons em (baixo spin). - Ligantes fracos (Cl⁻) têm
pequeno, favorecendo máxima dispersão (alto spin).
Passo 4
Distribuição dos elétrons e contagem de desemparelhados:
- Re³⁺
com ligante forte (CN⁻ → baixo spin): - Preenchemos primeiro os 3
com 3 elétrons (um em cada). - O 4º elétron também cabe em
, mas emparelha um deles. - Configuração:
. - Desemparelhados: nos 3 orbitais originais tínhamos 3 elétrons, agora são 4 com um par e 2 isolados → 2 elétrons desemparelhados.
- Preenchemos primeiro os 3
- Mn²⁺
com ligante fraco (Cl⁻ → alto spin): - Primeiro 3 elétrons vão em
(um em cada). - Os outros 2 sobram e vão em
(um em cada) antes de emparelhar. - Configuração:
. - Desemparelhados: 5 (cada elétron em orbítal diferente).
- Primeiro 3 elétrons vão em