Desenhe todos os possíveis isômeros dos complexos apresentados abaixo:
\left[\mathrm{IrCl}{ }_{2}\left(\mathrm{PH}_{3}\right)_{2}\right]^{+}(geometria quadrada)

Passo 1

O enunciado pede que eu desenhe todos os possíveis isômeros do complexo \left[\mathrm{IrCl}_{2}(\mathrm{PH}_3)_{2}\right]^{+} com geometria quadrada. Informações relevantes que o enunciado dá:
  • Fórmula do complexo: \left[\mathrm{IrCl}_{2}(\mathrm{PH}_3)_{2}\right]^{+}.
  • Geometria: quadrada (ou seja, metal no centro de um plano com quatro posições nos vértices de um quadrado).
  • Ligantes: dois \mathrm{Cl}^{-} (idênticos entre si) e duas moléculas neutras \mathrm{PH}_3 (idênticas entre si).
  • Pedido: “desenhar todos os possíveis isômeros” — isto significa listar/representar todas as disposições não equivalentes dos ligantes no plano quadrado.

Passo 2

Entendendo o que conta como isômero aqui (explicação didática e simplificada).
  • Temos quatro posições no quadrado; vou numerá‑las em sentido horário como 1,2,3,4. Isso é apenas um modelo para discutir arranjos.
  • Os ligantes idênticos (as duas \mathrm{PH}_3 e as duas \mathrm{Cl}) podem ocupar essas posições de maneiras diferentes. Dois arranjos que são transformáveis por rotação ou reflexão do quadrado representam o mesmo isômero (não contamos repetições por rotação).
  • Para um tipo geral MA_2B_2 em geometria quadrada (duas unidades de um ligante A e duas de outro B) existem basicamente duas disposições não equivalentes: as duas unidades iguais podem ficar lado a lado (adjacentes: “cis”) ou em posições opostas (180°: “trans”). Vou mostrar por que isso é tudo.

Passo 3

Modelando e contando explicitamente (para ver que só há duas possibilidades).
  • Uso a numeração das posições 1,2,3,4 no quadrado. Escrevo um arranjo como a sequência (p_1,p_2,p_3,p_4) onde p_i é o ligante na posição i.
  • Caso A (PH _3 trans entre si): coloco \mathrm{PH}_3 em posições opostas, por exemplo
( \mathrm{PH}_3,\;\mathrm{Cl},\;\mathrm{PH}_3,\;\mathrm{Cl} ).
Neste arranjo as duas \mathrm{PH}_3 estão em 1 e 3 (opostas) e as \mathrm{Cl} em 2 e 4. Qualquer rotação ou reflexão que troque a numeração e leve a uma sequência equivalente representa o mesmo isômero. Este é o isômero “trans”, onde os dois \mathrm{PH}_3 estão trans (180°) um ao outro.
  • Caso B (PH _3 cis entre si): coloco \mathrm{PH}_3 em posições adjacentes, por exemplo
( \mathrm{PH}_3,\;\mathrm{PH}_3,\;\mathrm{Cl},\;\mathrm{Cl} ).
Aqui as \mathrm{PH}_3 ocupam 1 e 2 (adjacentes, 90°). Qualquer rotação/reflexão que dê um arranjo com os dois \mathrm{PH}_3 adjacentes é equivalente a este. Este é o isômero “cis”.

Passo 4

Relação com exemplos conhecidos (ajuda memorização).
  • Esse caso é análogo ao famoso par \mathrm{PtCl}_2(\mathrm{NH}_3)_2: existem exatamente dois isômeros geométricos, o “cis” (como o cisplatin) e o “trans” (transplatin). Troque \mathrm{NH}_3 por \mathrm{PH}_3 e \mathrm{Pt} por \mathrm{Ir} — a lógica é a mesma para geometria quadrada MA_2B_2.

Passo 5

Verificação de outros tipos de isomeria (por que não há mais).
  • Isomeria de ligação (linkage): não existe aqui, porque \mathrm{PH}_3 e \mathrm{Cl}^{-} ligam sempre pelo mesmo átomo (P e Cl, respectivamente) — nenhum deles é ambidentado.
  • Isomeria óptica: um arranjo quadrado planar com dois pares idênticos de ligantes não gera quiralidade. O isômero cis possui um plano de simetria que o torna achiral; o trans também é achiral. Portanto não há isômeros ópticos adicionais.
  • Logo, não existem outros isômeros além dos dois geométricos cis e trans.

Passo 6

Descrição final dos dois isômeros para desenhar (instruções de desenho passo a passo, bem mastigado):
  • Para desenhar o isômero trans:
    1. Desenhe um quadrado representando as quatro posições ao redor do Ir no centro.
    2. Coloque \mathrm{PH}_3 no vértice superior e no vértice inferior (posições opostas).
    3. Coloque \mathrm{Cl} nos vértices esquerdo e direito (opostos entre si).
    4. Rotule como \text{trans-}\left[\mathrm{IrCl}_{2}(\mathrm{PH}_3)_{2}\right]^{+}.
  • Para desenhar o isômero cis:
    1. Desenhe o mesmo quadrado.
    2. Coloque \mathrm{PH}_3 no vértice superior e no vértice direito (ou quaisquer dois vértices adjacentes).
    3. Coloque \mathrm{Cl} nos outros dois vértices (adjacentes entre si).
    4. Rotule como \text{cis-}\left[\mathrm{IrCl}_{2}(\mathrm{PH}_3)_{2}\right]^{+}.

Resposta

cis- \left[\mathrm{IrCl}_{2}(\mathrm{PH}_3)_{2}\right]^{+}
trans- \left[\mathrm{IrCl}_{2}(\mathrm{PH}_3)_{2}\right]^{+}

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