Desenhe todos os isômeros possíveis de octaédrico
, quadrado planar
, octaédrico
e octaédrico
.
Passo 1
O enunciado pede para desenhar (ou listar de forma inequívoca) todos os isômeros possíveis dos quatro complexos abaixo:
-
(octaédrico); -
(quadrado planar); -
(octaédrico); -
(octaédrico, com = etilenodiamina, bidentato).
Informações relevantes dadas pelo enunciado (resumindo o que cada fórmula fornece):
- Tipos de ligante (monodentato:
, , , , ; bidentato: ). - Número e identidade dos ligantes (por exemplo, em
há quatro ligantes idênticos e duas ). - Geometria exigida no enunciado (octaédrico ou quadrado planar).
O que se pede concretamente para cada complexo: listar (e poder desenhar) todas as configurações geométricas (cis/trans, fac/mer, etc.) e indicar quando há isômeros ópticos (enantiômeros) — ou seja, apresentar todos os isômeros estereométricos possíveis.
Passo 2
Conceitos rápidos e práticos que vou usar (explicados passo a passo):
- Geometria octaédrica: o metal tem seis posições. Dois ligantes podem estar trans (opostos, 180°) ou cis (adjacentes, 90°). Para três ligantes iguais há as possibilidades facial (fac) — os três ocupam uma face triangular e são mutuamente cis — e meridional (mer) — os três ocupam uma “meia-volta” passando por um eixo e há um par trans entre eles.
- Geometria quadrado planar: quatro posições em um plano; com ligantes idênticos pode haver isômeros cis (ligantes iguais adjacentes) e trans (ligantes iguais opostos).
- Ligante bidentado (
): ocupa duas posições adjacentes (cis). A presença de um quelato reduz as simetrias possíveis e pode gerar isômeros geométricos adicionais e, às vezes, isômeros ópticos se o conjunto não possuir plano ou centro de simetria. - Isomeria óptica: ocorre quando um isômero e sua imagem no espelho não são superponíveis (formam um par de enantiômeros). Para identificar, verificar se há plano de simetria ou centro de inversão; se não houver, pode haver enantiômeria.
Esses conceitos bastam para contar e descrever os isômeros pedidos.
Passo 3
Dados: quatro
idênticos e duas
idênticos, geometria octaédrica.
Contagem e descrição:
- Se as duas
forem trans (opostas): existe um isômero trans. Desenho: em um octaedro, coloque as duas em posições opostas (180°); as quatro ocupam as demais quatro posições. - Se as duas
forem cis (adjacentes): existe um isômero cis. Desenho: coloque as duas em posições vizinhas (90° entre elas); as nos outros lugares.
Sobre isomeria óptica: não há enantiômeros aqui porque ambos os arranjos (cis e trans) têm elementos de simetria (um plano de simetria ou um centro) que tornam cada forma superponível com sua imagem especular. Logo, apenas dois isômeros geométricos: cis e trans.
Passo 4
Dados: quatro sítios no plano, ligantes: dois idênticos
, um
, um
.
Contagem e descrição:
- Isômero trans (dos
): os dois ocupam posições opostas no quadrado; e ficam então trans a cada e entre si ficam cis. Desenho: num quadrado, colocar em cima e embaixo (opostos), e nos lados. - Isômero cis (dos
): os dois são adjacentes; e ocupam as outras duas posições. Desenho: num quadrado, colocar lado a lado; e nos outros cantos.
Sobre isomeria óptica: complexos quadrado planares com quatro ligantes (mesmo que todos diferentes) são tipicamente achirais por possuírem plano do próprio complexo; aqui, com dois ligantes idênticos, não há enantiômeria. Resultado: dois isômeros geométricos: cis e trans.
Passo 5
Dados: três
idênticos e três
idênticos, octaédrico.
Contagem e descrição:
- Isômero facial (fac): as três
ocupam os três vértices de uma face triangular do octaedro — isto é, são mutuamente cis (cada par Cl–Cl está a 90°). Desenho: escolha uma face triangular do octaedro e coloque as três nela; as três nas outras posições. - Isômero meridional (mer): as três
ocupam posições formando uma meia-volta ao redor do metal — há um par de trans entre si e o terceiro cis a ambos. Desenho: coloque dois trans e o terceiro em posição cis em relação a ambos, formando uma “linha” meridiana.
Sobre isomeria óptica: nenhum desses isômeros é óptico; ambos têm elementos de simetria (planos ou eixos) que os tornam superponíveis com suas imagens no espelho. Resultado: dois isômeros: fac e mer.
Passo 6
Vamos com calma — este é o caso que geralmente confunde, então explico devagar e dou instruções precisas para desenhar cada isômero.
Estrutura básica e estratégia:
-
ocupa duas posições cis adjacentes (é bidentado). Depois de fixar numa posição, restam quatro sítios para ocupar com duas idênticas e duas idênticas. - Colocando
numa aresta do octaedro (posições adjacentes), analisa-se as combinações de duas nas quatro posições restantes. Há três disposições não equivalentes (considerando rotações que mantêm fixa a posição do quelato): uma com os trans entre si; duas com os cis entre si, mas geometricamente não equivalentes — uma dessas disposições é quiral (gera par de enantiômeros) e a outra é aquiral.
Para desenhar claramente, faça isto (um modo prático de marcação para desenhar você mesmo):
- Num octaedro, rotule as seis posições como
com pares opostos , , . - Coloque
ligando as posições e (adjacentes). - As posições livres serão então
. Entre essas quatro, escolha duas para serem os ; as outras duas serão .
Agora as três disposições distintas (e como desenhar cada uma):
- Isômero trans-dicloro (achiral):
- Coloque os dois
em posições opostas entre si dentre as quatro livres. No esquema acima, coloque em e (que são opostas). Assim ficam trans; as duas ficam em e . - Este isômero tem elemento(s) de simetria (p.ex. plano de simetria) e é aquiral.
- Isômero cis-dicloro (tipo aquiral, “simétrico”):
- Coloque os
em e (ou seja, cada fica trans a uma das doadores de ). Essas duas posições são cis entre si (90°). Este arranjo tem um plano de simetria que inclui o quelato e as duas , portanto é aquiral. - Desenho:
em ; em ; em .
- Isômero cis-dicloro (tipo quiral — par de enantiômeros):
- Coloque os
em posições não-opostas e não-naquela configuração simétrica anterior; por exemplo em e (nessa escolha, não há plano de simetria). A imagem no espelho dessa disposição não é superponível — resulta em um par de enantiômeros (duas formas quirais: par não sobreponível). - Desenho:
em ; em e ; em e . A outra enantiômera é a posição reflexa (por exemplo e espelhadas para e trocadas conforme o espelho).
Resumo para este complexo:
- Há três isômeros geométricos distintos: (i) trans-dicloro (achiral), (ii) cis-dicloro aquiral (tem plano de simetria), (iii) cis-dicloro quiral (existe como par de enantiômeros). Contando enantiômeros separadamente, há quatro formas estereoisoméricas no total (um dos cis dá um par de enantiômeros).
Passo 7
Dicas práticas para desenhar (na prova, sem perder tempo):
- Para octaédricos use um esboço de octaedro com vértices superiores/inferiores e um quadrado equatorial; fixe primeiro quelatos (se houver) porque eles limitam muito as rotações possíveis.
- Identifique pares trans óbvios (opostos no desenho) e distribua os restantes ligantes. Se tiver dúvida se duas disposições são equivalentes, tente girar mentalmente o octaedro ao redor de um eixo que deixe o quelato fixo; se não se sobrepuserem, são isômeros distintos.
- Para checar enantiomeria, procure por plano de simetria ou centro de inversão; se inexistentes, muito provavelmente há enantiômeros.
- Para quadrado planar, desenhe um quadrado; para octaédrico, desenhe um octaedro simples (ou um cubo com diagonais) e marque posições opostas claramente.