Preveja o número de elétrons desemparelhados para cada um dos seguintes:
\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)_{6}\right]^{2+}

Passo 1

O problema pede para prever o número de elétrons desemparelhados em \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\right)_{6}\right]^{2+}. O conteúdo envolvido é a teoria do campo cristalino em geometria octaédrica, que nos permite determinar a distribuição eletrônica nos orbitais t_{2g} e e_g e, assim, contar quantos elétrons ficam desemparelhados.

Passo 2

Precisamos primeiro achar o número de elétrons de valência do cátion metálico. O cobalto neutro é 3d^7\,4s^2. Como no complexo temos \mathrm{Co}^{2+}, ele perde dois elétrons do orbital 4s antes de qualquer pareamento em 3d. Logo, a configuração do cátion é
\mathrm{Co}^{2+}:\;3d^7.

Passo 3

Em seguida, avaliamos o campo gerado pelos ligantes \mathrm{H}_2\mathrm{O}. Água é ligante de campo fraco, ou seja, o parâmetro de separação \Delta_{\text{oct}} dos orbitais d é pequeno comparado à energia de pareamento. Isso favorece o estado high spin, no qual os elétrons preenchem antes os orbitais vazios do nível superior e_g do que se emparelhar no nível t_{2g}.

Passo 4

Em alto spin e geometria octaédrica, colocamos os 7 elétrons seguindo Hund e a hierarquia de energias ( t_{2g} abaixo de e_g), mas lembrando que \Delta_{\text{oct}} é menor que a energia de pareamento:
t_{2g}^5\,e_g^2.
Detalhando a distribuição:
  • Nos três orbitais t_{2g}, teremos duas orbitais com par completo (2 elétrons cada) e uma orbital com 1 elétron (despareado).
  • Nos dois orbitais e_g, cada um recebe 1 elétron (ambos desemparelhados).
Assim, o número total de elétrons desemparelhados é
1\;(\text{em }t_{2g})\;+\;2\;(\text{em }e_g)\;=\;3.

Resposta

O complexo \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\right)_{6}\right]^{2+} tem 3 elétrons desemparelhados.