UFPR a) Determine o estado de oxidação do metal para cada um dos seguintes complexos:
e
. b) Escreva, para cada íon metálico no estado de oxidação da questão (a), a respectiva configuração eletrônica no estado fundamental em fase gasosa.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para cada uma das espécies dadas:
- (a) determinar o estado de oxidação do metal em cada complexo/ânion/cátion listado;
- (b) para cada íon metálico encontrado em (a), escrever a configuração eletrônica no estado fundamental em fase gasosa.
As espécies fornecidas (na ordem) são:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Informações úteis dadas implicitamente:
- sinais de carga indicados nos complexos (ex.:
, sais neutros com contra-íons, etc.); - natureza típica das cargas dos ligantes (ex.:
e são ligantes neutros; e são -1; é neutro; e são -1; em oxo é -2; é -1). - pede-se também as configurações eletrônicas dos íons metálicos (no estado de oxidação obtido em (a)), no estado fundamental em fase gasosa.
Passo 2
Regra geral para achar o estado de oxidação do metal em complexos:
- escrever uma equação do tipo
onde
é o número de oxidação do metal. Resolver para
.
Resumo das cargas usuais de ligantes (para usar repetidamente):
-
: neutros (carga ). -
: cada um com carga . - átomos oxo ligados como
(oxo): carga .
Como determinar a configuração eletrônica do íon metálico (passo a passo didático):
- achar o número atômico
do metal (quantos elétrons tem o átomo neutro). - escrever a configuração eletrônica do átomo neutro no seu estado fundamental (regra de Aufbau, com algumas exceções bem conhecidas para elementos de transição).
- ao formar um cátion, removem-se elétrons primeiro das orbitais de mais alta energia exteriores (para metais de transição, geralmente remove-se o(s)
antes do(s) ); para ânions, acrescentam-se elétrons seguindo a ordem normal de preenchimento até completar os elétrons extras.
Observação prática importante (que vou usar): para transição, ao oxidar remove-seantes de (ex.: para remover os antes dos ). Também lembramos exceções na configuração do átomo neutro como e ; isso afeta como contamos os elétrons a serem removidos.
Agora aplico isso espécie a espécie, calculando
e em seguida a configuração do íon metálico.
Passo 3
Espécie:
.
Cálculo do estado de oxidação:
- cada
é neutro ( ), seis delas somam . - se
é o estado de oxidação do ,
Logo o metal é
.
Configuração eletrônica do íon:
-
tem . - configuração do átomo neutro:
. - ao formar
remove-se primeiro o , sobrando
Passo 4
Espécie:
.
Interpretação: o complexo entre colchetes é um cátion, equilibrado por três
. Cada
tem carga
, então os três somam
. O composto total é neutro, então o cátion entre colchetes tem carga
.
Cálculo do estado de oxidação:
- ligantes
são neutros. -
.
Logo é.
Configuração eletrônica:
- átomo neutro
. - remover 3 elétrons (dois
depois 1 do ):
Passo 5
Espécie:
.
Cálculo do estado de oxidação:
- cada
tem carga ; quatro dão . -
.
Logo é.
Configuração eletrônica:
-
tem . - átomo neutro:
. - formar
remove os dois :
Passo 6
Espécie:
.
Cálculo do estado de oxidação:
-
é ligand neutro (0), cinco dão 0. -
.
Logo é ferro no estado, .
Configuração eletrônica:
-
tem . - átomo neutro:
. - como o estado de oxidação é
, a configuração do íon metálico (aqui o átomo neutro) é
Passo 7
Espécie:
.
Cálculo do estado de oxidação:
- cada
é ; dois dão . -
é neutro. -
.
Logo.
Configuração eletrônica:
-
tem . - átomo neutro:
. - para
removem-se primeiro os e mais um do :
Passo 8
Espécie:
.
Interpretação: três
balanceiam a carga do ânion; portanto o ânion
tem carga
.
Cálculo do estado de oxidação:
- cinco
dão ; é neutro. -
.
Logo.
Configuração eletrônica:
-
, átomo neutro . -
remove :
Passo 9
Espécie:
.
Interpretação: três
balanceiam o ânion, então
tem carga
.
Cálculo do estado de oxidação:
- seis
dão . -
.
Logo.
Configuração eletrônica:
-
. Importante lembrar a configuração neutra anômala:
- para
removem-se primeiro o e mais dois , sobrando :
Passo 10
Espécie:
.
Interpretação: dois
atuam como contra-íons (cada um -1), total
, então o complexo entre colchetes é um cátion com carga
.
Cálculo do estado de oxidação:
-
dá ; neutro. -
.
Logo.
Configuração eletrônica:
-
tem . - configuração neutra (estado fundamental):
(análogo a muitas entradas de transição onde e têm essa ordem). - ao formar
removem-se primeiro o e depois dois elétrons do , ficando
Passo 11
Espécie:
.
Interpretação: dois
balanceiam o ânion, então o ânion
tem carga
.
Cálculo do estado de oxidação:
- quatro oxo
dão . - duas hidroxilas
dão . - soma das cargas dos ligantes =
. -
.
Logo(oxid. +8).
Configuração eletrônica:
-
tem . - átomo neutro:
. - removendo 8 elétrons (primeiro
, depois os 6 do ) sobra
Passo 12
Espécie:
.
Interpretação: dois
balanceiam o ânion, logo
tem carga
.
Cálculo do estado de oxidação:
-
é neutro; quatro dão 0. -
.
Logo(estado de oxidação negativo).
Configuração eletrônica do íon anião:
-
neutro tem . -
tem 2 elétrons a mais que o átomo neutro, logo número total de elétrons = , isto é isoeletônico com neutro ( ). - configuração correspondente (estado fundamental do íon gasoso) é a mesma contagem eletrônica de 28 elétrons:
(é prático ver como isoeletônico com
; a distribuição básica para 28 elétrons é essa.)
Passo 13
Espécie:
.
Interpretação: dois
balanceiam o ânion, logo
tem carga
.
Cálculo do estado de oxidação:
- quatro
dão . -
.
Logo.
Configuração eletrônica:
-
tem . - átomo neutro:
. -
perde os dois elétrons :
Resposta
(a)
(b)