Questão de Química · FCC SEDU-ES 2022 (nº 54)

Na teoria da ligação pela valência (VBT), o átomo central em um complexo usa seus orbitais atômicos (ou híbridos) para aceitar pares de elétrons dos ligantes, formando ligações covalentes coordenadas. A hibridização é a mistura desses orbitais para formar um conjunto de novos orbitais híbridos equivalentes, orientados espacialmente para acomodar os ligantes.

Para o complexo $Fe(CN)_6^{3-}$:

1. Estado de oxidação do Fe: $x + 6(-1) = -3 \implies x = +3$. O íon central é $Fe^{3+}$.
2. Configuração eletrônica do Fe (Z=26): $[Ar] 3d^6 4s^2$.
3. Configuração eletrônica do $Fe^{3+}$: Remove-se 2 elétrons do 4s e 1 elétron do 3d. Fica $[Ar] 3d^5$.
4. Orbitais do $Fe^{3+}$:
   • 3d: ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ (cinco elétrons desemparelhados)
   • 4s: (vazio)
   • 4p: (vazio)
5. Natureza do ligante: O íon cianeto ($CN^-$) é um ligante de campo forte. Isso significa que ele causa um grande desdobramento dos orbitais d e força o emparelhamento dos elétrons nos orbitais d de menor energia, se houver espaço.
6. Emparelhamento dos elétrons 3d: Com 5 elétrons no 3d e um ligante de campo forte, os elétrons se emparelham o máximo possível:
   • 3d: (↑↓) (↑↓) (↑) _ _ (dois orbitais 3d ficam vazios, e um elétron permanece desemparelhado).
7. Coordenação e hibridização: O complexo tem 6 ligantes ($CN^-$), indicando um número de coordenação 6 e geometria octaédrica. Para acomodar os 6 pares de elétrons dos ligantes, o $Fe^{3+}$ precisa de 6 orbitais vazios.
   • Ele usa os dois orbitais 3d vazios (que foram liberados pelo emparelhamento).
   • Usa o orbital 4s vazio.
   • Usa os três orbitais 4p vazios.
     A combinação desses orbitais ($2 \times 3d + 1 \times 4s + 3 \times 4p$) resulta na hibridização $d^2sp^3$.

(A) Incorreta: Esta hibridização não corresponde à geometria octaédrica com 6 ligantes.
(B) Incorreta: Esta hibridização não corresponde à geometria octaédrica com 6 ligantes.
(C) Incorreta: Esta hibridização não corresponde à geometria octaédrica com 6 ligantes.
(D) Incorreta: Esta hibridização não corresponde à geometria octaédrica com 6 ligantes.
(E) Correta: A hibridização $d^2sp^3$ é a correta para um complexo octaédrico de campo forte. O $Fe^{3+}$ ($3d^5$) com o ligante $CN^-$ (forte) emparelha seus elétrons 3d, liberando dois orbitais 3d internos. Estes, juntamente com o orbital 4s e os três orbitais 4p, formam seis orbitais híbridos $d^2sp^3$ para receber os pares de elétrons dos seis ligantes. A armadilha seria considerar $CN^-$ como um ligante de campo fraco, o que não causaria o emparelhamento dos elétrons 3d e levaria à hibridização $sp^3d^2$ (usando orbitais 4d).