Questão 10. Utilizando a TLV, escreva, na forma de diagrama de quadrículas, as configurações eletrônicas dos seguintes complexos:
\left[\mathrm{Fe}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{6}\right]^{2+} (spin alto)

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica, em forma de diagrama de quadrículas, do complexo octaédrico de ferro(II) \bigl[\mathrm{Fe}(\mathrm{NH}_3)_6\bigr]^{2+} em regime spin alto, usando a Teoria de Ligação de Valencia (TLV), isto é, a teoria de valence bond em que se formam orbitais híbridos para aceitar os pares doadores de \mathrm{NH}_3.

Passo 2

Primeiro determinamos a configuração eletrônica do íon central \mathrm{Fe}^{2+}. Ferro neutro é [\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^6. Ao formar \mathrm{Fe}^{2+} perdem-se os dois 4s, ficando
\mathrm{Fe}^{2+}:\;[\mathrm{Ar}]\,4s^0\,3d^6.

Passo 3

Como \mathrm{NH}_3 é ligante relativamente fraco, não há emparelhamento adicional na subcamada 3d. Assim, colocamos 6 elétrons espalhados nos cinco orbitais 3d, obedecendo a Hund:
3d:\\ [\uparrow\downarrow]\\ [\uparrow]\\ [\uparrow]\\ [\uparrow]\\ [\uparrow]
Ou seja, um orbital 3d emparelha e os outros quatro ficam com um elétron cada.

Passo 4

Para formar seis ligações de coordenação sem emparelhar mais elétrons em 3d, usamos os orbitais externos 4s, os três 4p e dois 4d livres. Esses seis orbitais se hibridizam em sp^3d^2. Antes da hibridização:
4s:\\ [\,]\quad 4p:\\ [\,]\\ [\,]\\ [\,]\quad 4d:\\ [\,]\\ [\,]

Passo 5

Após a hibridização sp^3d^2 surgem seis orbitais híbridos equivalentes, cada um recebendo o par de elétrons doador de um ligante \mathrm{NH}_3. O diagrama de quadrículas final (em display) é:
sp^3d^2:\; [\uparrow\downarrow]\\ [\uparrow\downarrow]\\ [\uparrow\downarrow]\\ [\uparrow\downarrow]\\ [\uparrow\downarrow]\\ [\uparrow\downarrow]

Resposta

O complexo usa hibridização sp^3d^2 (orbitais 4s,4p,4d) formando seis orbitais híbridos, cada um carregando um par de elétrons do \mathrm{NH}_3, conforme o diagrama acima.

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