Questão 6 (1,0 Pontos) - A molécula de CO é formada na combustão incompleta, sendo um ligante capaz formar complexos com diversos metais de transição. Com qual íon metálico o ligante CO forma um complexo octaédrico diamagnético?
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
O enunciado pergunta qual dos íons metálicos listados forma com o ligante CO um complexo octaédrico diamagnético. As opções são:
a) (interpreto como
)
b) (interpreto como
)
c) (interpreto como
)
d) (interpreto como
)
e) (interpreto como
)
a)
b)
c)
d)
e)
O que é pedido: escolher o íon que, ao formar um complexo octaédrico com seis ligantes CO, resulta em um complexo diamagnético (ou seja, sem elétrons desemparelhados).
Passo 2
Explicando o que significa “diamagnético” de um jeito direto: um complexo é diamagnético quando todos os elétrons nos orbitais d do metal estão pareados — não existe nenhum elétron ímpar. Já “paramagnético” significa que há pelo menos um elétron desemparelhado.
Passo 3
Como o arranjo eletrônico nos d-orbitais se organiza em um complexo octaédrico? Vou explicar o modelo simples (Campo Cristalino octaédrico):
- Os cinco orbitais d do metal se dividem em dois níveis de energia: o conjunto mais baixo chamado
(três orbitais) e o conjunto mais alto chamado (dois orbitais). - Em um campo octaédrico, os elétrons preenchem primeiro os orbitais
(mais baixos) e depois os , obedecendo às regras de emparelhamento dependendo da intensidade do campo (a energia de separação ) e da energia de emparelhamento . - Se o ligante produz um campo forte (
grande), os elétrons tendem a emparelhar nos antes de ocupar os — dizemos “low-spin”. Se o campo é fraco ( pequeno), os elétrons ocupam com spins paralelos nos antes de emparelhar — “high-spin”.
Passo 4
Onde o CO entra nisso? CO é um ligante forte (está no lado de alto
da série espectroquímica). Isso significa que, em geral, complexos octaédricos com CO como ligante serão de baixo spin (low-spin), ou seja, favorecem o emparelhamento de elétrons nos orbitais
.
Passo 5
Agora preciso saber quantos elétrons d cada íon tem. Para metais de transição de primeira série, uma forma rápida é: número de elétrons
= número de grupo (número de elétrons de valência
no átomo neutro) menos a carga positiva. Vou usar valores diretos conhecidos para cada íon (isto é seguro e rápido):
-
: manganês é do grupo 7 → elétrons d em = . Então é . -
: cobre é do grupo 11 → elétrons d em = . Então é . -
: ferro é do grupo 8 → elétrons d em = . Então é . -
: níquel é do grupo 10 → elétrons d em = . Então é . -
: cobalto é do grupo 9 → elétrons d em = . Então é .
Passo 6
Agora, para cada configuração
assumindo campo forte (CO → low-spin), vou distribuir os elétrons nos orbitais
e
e contar elétrons desemparelhados.
Regra prática: em low-spin octaédrico, preenche-se
primeiro, emparelhando se necessário, antes de colocar elétrons em
.
-
Para
( ): em low-spin, os 4 elétrons vão para , ficando . Isso deixa 2 elétrons desemparelhados (configuração com uma orbital pareada e duas orbitais com um elétron cada). Logo: paramagnético (não diamagnético). -
Para
( ): em low-spin, . Sempre haverá pelo menos 1 elétron desemparelhado (um único elétron no conjunto não pode ser totalmente pareado), logo paramagnético. -
Para
( ): em low-spin, . Isso deixa exatamente 1 elétron desemparelhado (duas orbitais pareadas e uma com um só elétron). Logo paramagnético. -
Para
( ): em low-spin, . Os dois elétrons no ocupam as duas orbitais ; pela regra de Hund eles tendem a ficar com spins paralelos se as orbitais são degeneradas (o que geralmente acontece), produzindo dois elétrons desemparelhados — portanto, na prática, muitos complexos octaédricos de são paramagnéticos (com dois elétrons desemparelhados). Assim, não é diamagnético. -
Para
( ): em low-spin com CO forte, os 6 elétrons preenchem perfeitamente os orbitais mais baixos: . Todos os elétrons estão emparelhados (não há elétrons nos ). Resultado: completamente pareado → diamagnético.
Passo 7
Conclusão lógica: entre as opções, apenas
com
em um campo forte (CO) produz a configuração low-spin
sem elétrons desemparelhados. Portanto é o íon que forma um complexo octaédrico diamagnético com CO.
Resposta
e)