Descreva a geometria octaédrica em compostos de coordenação, indicando o número de coordenação e exemplos típicos de ligantes.

Passo 1

O enunciado pede que eu descreva a geometria octaédrica em compostos de coordenação, indicando o número de coordenação e dando exemplos típicos de ligantes.
Informações que temos diretamente do enunciado: (i) quer-se uma descrição da geometria octaédrica; (ii) quer-se indicar o número de coordenação associado; (iii) quer-se listar exemplos típicos de ligantes que formam essa geometria. Nada mais foi fornecido, então vou explicar passo a passo o que é preciso saber para reconhecer e justificar a geometria octaédrica em uma prova.

Passo 2

O que é “número de coordenação” (explicação didática, sem pular etapas).
O número de coordenação é simplesmente a contagem de átomos (ou grupos) de ligante ligados diretamente ao átomo central metálico. Pense nisso como “quantas cadeiras ao redor do metal estão ocupadas”. Em notação, escrevemos o número de coordenação como um inteiro; a geometria octaédrica corresponde ao número de coordenação \,6.
Exemplo prático: em [Fe(H_2O)_6]^{2+} há seis moléculas de água ligadas ao ferro, logo o número de coordenação é \,6.

Passo 3

Descrição geométrica do octaedro (posição dos ligantes e ângulos).
Num octaedro regular os seis ligantes ocupam os vértices de um octaedro central, ou seja, colocam-se ao longo dos eixos coordenados: em direções +x,-x,+y,-y,+z,-z. As características geométricas úteis para a prova:
  • Entre ligantes adjacentes o ângulo de ligação é \,90^\circ.
  • Entre ligantes opostos o ângulo é \,180^\circ.
  • Se todos os seis ligantes e as distâncias metal–ligante forem iguais, chamamos de octaedro regular; variações dão um octaedro distorcido.

Passo 4

Tipos de ligantes que formam octaedros: categorias e exemplos típicos (explicação didática).
Ligantes podem ser classificados por como se ligam ao metal:
  • Monodentados (doam um par de elétrons): exemplos neutros como \,H_2O e \,NH_3; exemplos aniônicos como \,Cl^-, \,Br^-, \,CN^-. Esses frequentemente ocupam cada um um “assento” do octaedro.
  • Bidentados (doam dois pares, formam quelatos): exemplos típicos \,en (etilenodiamina), \,(C_2O_4)^{2-} (oxalato), \,bpy (2,2’-bipiridina). Um ligante bidentado ocupa duas posições do octaedro.
  • Polidentados maiores (ex.: \,EDTA^{4-}) podem preencher múltiplas posições, frequentemente resultando em CN \,6 também.
    Dica prática para prova: quando vir \,en ou \,ox^{2-} em um composto, imediatamente pense que eles podem gerar um arranjo octaédrico se o metal aceitar CN \,6.

Passo 5

Exemplos concretos de complexos octaédricos e o que observar neles.
  • [Fe(H_2O)_6]^{2+}: coordenação \,6, ligantes neutros \,H_2O, geralmente complexo de alto spin se \,Fe^{2+}.
  • [Co(NH_3)_6]^{3+}: coordenação \,6, ligantes neutros \,NH_3, octaédrico simétrico.
  • [Fe(CN)_6]^{4-} (ou [Fe(CN)_6]^{3-} dependendo do estado de oxidação): coordenação \,6, \,CN^- é ligante forte (grande separação de níveis), frequentemente complexo de baixo spin.
  • [Co(en)_3]^{3+}: três ligantes bidentados \,en ocupam as seis posições; este é um exemplo clássico de octaedro quelato e pode apresentar isomeria óptica (formas \Delta e \Lambda).
  • [Cu(H_2O)_6]^{2+}: formalmente octaédrico, mas frequentemente distorcido por efeito Jahn–Teller (ver próximo passo).

Passo 6

Distorções do octaedro: por que ocorrem e como identificá-las (explicação didática).
Nem todo complexo “6-coord” é um octaedro perfeito. Causas de distorção:
  • Efeito Jahn–Teller: ocorre quando há degenerescência eletrônica em orbitais ocupados de forma assimétrica (ex.: configuração d^9 em \,Cu^{2+}). Resultado prático: alongamento ou compressão tetragonal — dois ligantes ficam mais distantes (ou mais próximos) do metal. Exemplos: [Cu(H_2O)_6]^{2+} geralmente apresenta alongamento axial.
  • Tensões de ligação vindas de ligantes grandes/quelatos ou diferenças nos tamanhos dos ligantes também causam distorção.
    Como reconhecer na prova: se dados comprimentos diferentes M–L ou nota-se diferença óbvia entre ligações axiais e equatoriais, anote “octaedro distorcido (Jahn–Teller ou tensão estérica)”.

Passo 7

Noções eletrônicas úteis na prova: campo cristalino octaédrico e consequências (aula curta).
  • Em geometria octaédrica os cinco orbitais d do metal se dividem em dois grupos devido ao campo criado pelos ligantes: triplo degenerados t_{2g} (mais baixos em energia) e duplo degenerados e_g (mais altos). A separação entre esses níveis chama-se \Delta_{oct}.
  • A magnitude de \Delta_{oct} depende do ligante: ligantes fortes (ex.: \,CN^-, CO) aumentam \Delta_{oct} e favorecem estados de baixo spin; ligantes fracos (ex.: \,H_2O, Cl^-) dão \Delta_{oct} menor e favorecem alto spin quando isso compete com a energia de emparelhamento.
  • Consequência prática: ao ver \,CN^- em um complexo octaédrico, pense em baixo spin; com \,H_2O pense em alto spin para muitos metais de transição.

Passo 8

Como descrever/justificar octaedro numa prova em poucos passos (estratégia prática).
  1. Conte quantos átomos do ligante estão ligados ao metal → se for \,6, considere octaedro.
  2. Verifique se há ligantes monodentados ou polidentados que somam seis pontos de doação (ex.: 3 ligantes bidentados = 6).
  3. Descreva a posição: “ligantes nos eixos ±x,±y,±z; ângulos 90^\circ e 180^\circ”.
  4. Se dados espectroscópicos ou eletrométricos estiverem presentes, mencione \Delta_{oct} e se é provável alto/baixo spin.
  5. Se houver comprimentos diferentes, justifique como distorção por Jahn–Teller ou por estérica.

Passo 9

Exemplos extras e notas que valem ponto na prova (dicas rápidas, amigáveis).
  • Cite complexos clássicos: [Fe(H_2O)_6]^{2+}, [Co(NH_3)_6]^{3+}, [Fe(CN)_6]^{4-}, [Cu(H_2O)_6]^{2+}, [Co(en)_3]^{3+}. Use as fórmulas para mostrar que você reconhece CN \,6.
  • Mencione isomeria quando houver ligantes polidentados (ex.: [Co(en)_3]^{3+} apresenta enantiômeros — isso rende bastante pontinho).
  • Se o problema pede uma representação, desenhe rapidamente o metal no centro e seis ligantes nos eixos; escreva os ângulos \,90^\circ e \,180^\circ.

Resposta

Geometria octaédrica: ligantes ocupam seis vértices de um octaedro (posições +x,-x,+y,-y,+z,-z); ângulos entre ligantes adjacentes 90^\circ e entre opostos 180^\circ.
Número de coordenação: \,6.
Exemplos típicos de ligantes: monodentados neutros \,H_2O,\\ NH_3,\\ CO; monodentados aniônicos \,Cl^-,\\ CN^-,\\ NO_2^-; bidentados \,en,\\ (C_2O_4)^{2-},\\ bpy; polidentados como \,EDTA^{4-} também podem dar CN \,6.
Exemplos de complexos octaédricos: [Fe(H_2O)_6]^{2+}, [Co(NH_3)_6]^{3+}, [Fe(CN)_6]^{4-}, [Co(en)_3]^{3+}, [Cu(H_2O)_6]^{2+} (este último frequentemente distorcido por efeito Jahn–Teller).

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