Desenhe as estruturas de complexos representativos que contenham os ligantes:
12-coroa-4

Passo 1

O que o enunciado pede e as informações que temos:
  • Pediram para desenhar estruturas de complexos representativos que contenham o ligante “12-coroa-4” (ou 12-crown-4).
  • Informação importante sobre o ligante que vamos usar: 12-coroa-4 é um éter cíclico composto por quatro oxigênios intercalados por unidades etileno (–CH2–CH2–). É muito usado para complexar cátions alcalinos (principalmente cátions pequenos).
  • O objetivo aqui é: mostrar como desenhar o esqueleto do ligante e como ele coordena cátions para formar complexos típicos (ex.: Li+, Na+, e um exemplo com um íon amônio).

Passo 2

O que é a 12-coroa-4 e como desenhá-la (estrutura do ligante):
  • A 12-coroa-4 tem 12 átomos no anel total: 4 oxigênios + 8 carbonos (cada oxigênio liga duas unidades –CH2–).
  • Fórmula de repetição (linear, antes de fechar o anel): –O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–.
  • Como desenhar à mão: imagine um anel quadrado/oval com quatro vértices ocupados por átomos O; entre cada par de O desenhe uma ponte –CH2–CH2–. Etiquete claramente os quatro O (eles são os sítios doadores de pares eletrônicos para cátions).
  • Representação esquemática (texto/ASCII do anel):
    O
    
    /
    CH2 CH2
    | |
    O O
    \ /
    CH2-CH2
    (A ideia é: 4 O espaçados uniformemente; entre cada O, desenha-se –CH2–CH2–).

Passo 3

Como a 12-coroa-4 coordena um cátion (princípios, didático e prático):
  • Cada átomo O tem pares livres que podem doar elétrons ao cátion. Quando o cátion tem tamanho compatível com a cavidade do anel, ele fica “encaixado” no centro e fica rodeado por pares dos quatro oxigênios.
  • Seleção por tamanho: 12-coroa-4 tem cavidade relativamente pequena → afinidade maior por cátions pequenos (ex.: \mathrm{Li^+} é o melhor encaixe). Para Na+ costuma preferir 15-crown-5; para K+ prefere 18-crown-6.
  • Como desenhar a coordenação: colocar o cátion no centro do anel e traçar linhas tracejadas (→ ou ··) das quatro O ao cátion para indicar ligações coordenativas (não são ligações covalentes simples, mas interações doadoras).

Passo 4

Desenho do complexo representativo com \mathrm{Li^+}: [Li(12-crown-4)]X
  • Passo-a-passo para o desenho:
    1. Desenhe o anel da 12-coroa-4 conforme o esqueleto do Passo 2, com os quatro O bem marcados.
    2. No centro do anel, escreva \mathrm{Li^+}.
    3. Desenhe de cada O uma linha tracejada apontando para \mathrm{Li^+} para indicar coordenação (O···Li+).
    4. Ao lado do complexo escreva um contra-íon (por exemplo \mathrm{ClO_4^-} ou \mathrm{BF_4^-}) para formar o sal: exemplo comum [Li(12-crown-4)]ClO4.
  • Exemplo textual (esquemático):
     O
    / \
    
    CH2 CH2
    | ··Li+·· |
    O O
    \ /
    CH2-CH2
    Contra-íon: ClO4^-
  • Comentário prático: este é o complexo clássico — Li+ fica centralizado, coordenado pelas quatro O.

Passo 5

Desenho do complexo com \mathrm{Na^+}: [Na(12-crown-4)]X (complexo representativo, ligação mais fraca)
  • Mesmo procedimento de desenho que para Li+, mas com observações:
    • Na+ é maior que Li+, então em 12-coroa-4 a coordenação pode ser parcialmente deslocada (Na+ pode não ficar perfeitamente centrado) e pode permanecer solvatado por moléculas de solvente além dos O do anel.
    • Desenho: anel + \mathrm{Na^+} no centro (ou ligeiramente deslocado) + linhas tracejadas O···Na+ + contra-íon (ex.: \mathrm{BF_4^-} ou \mathrm{ClO_4^-}).
  • Esquemático:
     O
    / \
    
    CH2 CH2
    | ··Na+·· |
    O O
    \ /
    CH2-CH2
    Contra-íon: BF4^-
  • Observação didática: explique no rascunho que, se o Na+ ficar deslocado, desenhar a posição deslocada ajuda a mostrar que o encaixe não é ótimo.

Passo 6

Exemplo com íon amônio \mathrm{NH_4^+} (ou iões orgânicos) — ligação por H-bonds/coordenação
  • A 12-coroa-4 também pode hospedar íons amônio ou amônio substituído (R4N+), formando complexos por interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio (no caso de NH4+).
  • Como desenhar: anel + \mathrm{NH_4^+} no centro + linhas finas ou traços H···O indicando interações de hidrogênio entre os H do \mathrm{NH_4^+} e os O do anel. Adicione contra-íon (ex.: Cl^-).
  • Esquemático:
     O
    / \
    
    CH2 CH2
    | H
    O / \ (NH4^+ central)
    \ | /
    CH2-CH2
    Contra-íon: Cl^-
  • Comentário: é um exemplo útil para ver que crown não complexa apenas metais, mas também íons orgânicos/amônio.

Passo 7

Dicas práticas para desenhar rápido (na prova ou num rascunho):
  • Primeiro desenhe o anel com os quatro O; não detalhe todos os hidrogênios dos CH2 a não ser que peçam especificamente — basta escrever “CH2” nas pontes ou traçar apenas a linha do anel com O marcados.
  • Coloque o cátion no centro e trace 4 linhas tracejadas O···M (M = Li+, Na+, etc.). Isso comunica imediatamente que é um complexo coordenado.
  • Acrescente o contra-íon do lado para mostrar que o complexo é isolado como sal (ex.: [Li(12-crown-4)]ClO4).
  • Se quiser mostrar afinidade: indique “encaixe perfeito” para Li+ e “encaixe subótimo” ou “deslocado” para Na+.

Passo 8

Resumo com exemplos representativos finais (o que desenhar na prática)
  • Complexo preferido e mais representativo: [Li(12-crown-4)]ClO4 — Li+ no centro, 4 O coordenando.
  • Complexo alternativo (encaixe menos ideal): [Na(12-crown-4)]BF4 — Na+ no centro/um pouco deslocado, 4 O coordenando parcialmente.
  • Outro tipo representativo (íon não metálico): [NH4(12-crown-4)]Cl — íon amônio dentro do anel com interações H···O.

Resposta

[Li(12-crown-4)]ClO4
[Na(12-crown-4)]BF4
[NH4(12-crown-4)]Cl

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