Autor: Davi Maricato
INICIANTE
A) O elemento A tem 11 elétrons, B tem 12 elétrons, e C tem 17 elétrons. Portanto, as configurações eletrônicas segundo o modelo de Linus Pauling serão:
$_{11}A \rightarrow 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^1$
$_{30}B \rightarrow 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}$
$_{35}C \rightarrow 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}\ 4p^5$
As configurações eletrônicas segundo as Regras de Slater serão:
$_{11}A \rightarrow (1s^2)(2s^2,\ 2p^6)(3s^1)$
$_{30}B \rightarrow (1s^2)(2s^2,\ 2p^6)(3s^2,\ 3p^6)(3d^{10})(4s^2)$
$_{35}C \rightarrow (1s^2)(2s^2,\ 2p^6)(3s^2,\ 3p^6)(3d^{10})(4s^2,\ 4p^5)$
B) Baseando-se nas configurações eletrônicas das espécies, podemos ver quais formariam cátions e ânions.
Para a espécie A, sua tendência é formar cátions, pois tende a perder seu elétron na camada de valência ($3s^1$).
Para a espécie B, sua tendência é de também formar cátions, uma vez que tende a perder seus elétrons de valência em $4s^2$.
Para a espécie C, sua tendência é de formar ânions, visto que tende a ganhar um elétron e completar sua valência em $4p^5$.
C) Para o Diagrama de Linus Pauling:
$_{11}A \rightarrow 1s^2\ 2s^2\ 2p^6$
$_{30}B \rightarrow 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 3d^{10}$
$_{35}C \rightarrow 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}\ 4p^6$
Para as Regras de Slater:
$_{11}A \rightarrow (1s^2)(2s^2,\ 2p^6)$
$_{30}B \rightarrow (1s^2)(2s^2,\ 2p^6)(3s^2,\ 3p^6)(3d^{10})$
$_{35}C \rightarrow (1s^2)(2s^2,\ 2p^6)(3s^2,\ 3p^6)(3d^{10})(4s^2,\ 4p^6)$
INTERMEDIÁRIO
Gabarito retirado do site oficial do Torneio Virtual de Química.
A) A justificativa usada geralmente para justificar uma estabilização “extra” para configurações eletrônicas de preenchimento parcial são a simetria, afirmando-se que quanto maior a simetria, menor a repulsão, e o potencial de troca, um fenômeno quântico referente a elétrons desemparelhados.
B) A generalização quanto a preenchimentos parciais de configurações eletrônicas é limitada, já que cada sistema eletrônico é único. Simetria e potencial de troca devem ser levados em consideração, mas não justificam completamente a questão, e configurações parcialmente preenchidas não são intrinsecamente mais estáveis.
O leve balanço entre atração e repulsão torna a configuração eletrônica $nd^5 (n+1)s^1$ mais estável para cromo e molibdênio. Os fatores que contribuem para isso são a maior atração experienciada por elétrons descritos orbitais $nd$, mais próximos do núcleo, a menor repulsão experienciada pelos elétrons descritos em orbitais $(n+1)s$, de maior extensão.
Para o tungstênio, outros fatores (que impactam diretamente no balanço atração-repulsão do sistema) devem ser levados em conta. Primeiramente, o fenômeno de contração lantanídica estabiliza mais elétrons descritos pelo orbital $6s$, graças à blindagem ineficiente pelos elétrons $4f^{14}$.
Além disso, fenômenos relativísticos devem estabilizar ainda mais elétrons descritos como $6s$, tornando, de maneira geral, a ocupação $6s^2$ mais estável, consequentemente, garantindo maior estabilidade para a configuração $[Xe] 4f^{14}\ 5d^4\ 6s^2$.
AVANÇADO
A) Para o complexo $[Fe(CN)_6]^{4-}$, cada $CN^-$ possui carga -1. Tomando o NOX como $x$, temos:
$x + 6(-1) = -4$
$x – 6 = -4$
$x = +2$
Portanto, no complexo $[Fe(CN)_6]^{4-}$, o estado de oxidação do ferro é $Fe^{2+}$.
Para o complexo $[FeF_6]^{3-}$, cada $F^-$ possui carga -1. Tomando o NOX como $x$, temos:
$x + 6(-1) = -3$
$x – 6 = -3$
$x = +3$
Portanto, no complexo $[FeF_6]^{3-}$, o estado de oxidação do ferro é $Fe^{3+}$.
B) A configuração do ferro em seu estado fundamental é:
$_{26}Fe \rightarrow [Ar]\ 3d^6\ 4s^2$
Para formar os cátions de ferro, os elétrons $4s$ são removidos primeiro, seguido pelos elétrons em $3d$. Logo:
$_{26}Fe^{2+} \rightarrow [Ar]\ 3d^6$
$_{26}Fe^{3+} \rightarrow [Ar]\ 3d^5$
Ou seja, $Fe^{2+}$ tem configuração $d^6$ e $Fe^{3+}$ tem configuração $d^5$.
C) A estrutura do complexo octaédrico $[Fe(CN)_6]^{4-}$ é:
A estrutura octaédrica do complexo $[FeF_6]^{3-}$ é:
D) Para o complexo octaédrico $[Fe(CN)_6]^{4-}$ com ligantes de campo forte, teremos:
Para o complexo octaédrico $[FeF_6]^{3-}$ com ligantes de campo fraco, teremos:
E) No complexo $[Fe(CN)_6]^{4-}$, não temos elétrons desemparelhados. Já no complexo $[FeF_6]^{3-}$, temos 5 elétrons desemparelhados.
F) Como no complexo $[Fe(CN)_6]^{4-}$, de baixo spin, não temos elétrons desemparelhados, ele deve apresentar comportamento diamagnético.
O complexo $[FeF_6]^{3-}$, de alto spin, apresenta 5 elétrons desemparelhados, e deve apresentar comportamento paramagnético.
Comente