Determine o tipo de isomeria apresentada pelos compostos abaixo e escreva a(s) fórmula(s) estrutura(is) dos isômeros.
Passo 1
O enunciado fornece o sal
e pede: qual tipo de isomeria ele apresenta e escrever a(s) fórmula(s)/estrutura(s) dos isômeros. Informações relevantes dadas (e que vamos usar):
- O catião é
. - O anião é
. -
é um ligante monodente neutro (liga por um átomo: N). -
(oxalato, escrito às vezes) é um ligante bídente (coordena por duas O). - Não há figura adicional; toda a informação necessária está no enunciado.
Não inicio a resolução ainda — só deixei claro o que o enunciado pede e os dados que temos.
Passo 2
Determinar estados de oxidação e geometria dos centros (isso ajuda a saber que tipos de isomeria são possíveis).
- Para o catião
: cada é neutro, então a carga do complexo é a carga do metal. Como o sal é neutro e o anião é (ver abaixo), o catião tem carga . Assim o metal é e coordenação típica de com seis ligantes é octaédrica. - Para o anião
: cada oxalato tem carga , logo três oxalatos dão ; o complexo total tem carga , portanto o Cr precisa ser ( ). Logo é com três ligantes bídentes — também geometria octaédrica (cada oxalato ocupa dois sítios cis adjacentes).
Explicação didática curta: em coordenação, metais com seis ligações tipicamente formam um octaedro; ligantes bídentes tomam pares de posições cis (ângulo de 90° dentro do octaedro), formando anéis de quelato.
Passo 3
Que tipos gerais de isomeria podemos considerar (resumo didático rápido):
- Isomeria geométrica (cis/trans, fac/mer) aparece quando há ligantes diferentes ocupando posições relativas diferentes num octaedro.
- Isomeria óptica (enantioisomeria) aparece quando a molécula é quiral (não sobreponível com sua imagem no espelho).
- Isomeria de ligação (linkage) aparece se um ligante ambidente pudesse ligar por átomos diferentes (não é o caso do oxalato: ele usa O sempre).
- Isomeria de coordenação (troca de ligantes entre catião e anião) só é possível se houver outra distribuição de ligantes/metais que mantenha a mesma composição global.
Agora vamos checar quais se aplicam aos nossos íons.
Passo 4
Analisando
:
- Todos os seis ligantes são idênticos (
). Num octaedro com seis ligantes iguais NÃO há isomeria geométrica nem óptica: a configuração é completamente simétrica (octaédrica regular). Conclusão: o catião é achiral e não dá isômeros por si só.
Passo 5
Analisando
:
- Cada oxalato é bídente e forma um anel de quelato com o Cr, ocupando pares de posições cis. Com três ligantes bídentes iguais em um octaedro obtemos a chamada disposição “tris(chelato)”.
- A disposição tridimensional dos três quelatos pode formar duas imagens especulares não sobreponíveis: uma forma tem os três quelatos enrolados como um parafuso para a direita (mão direita), a outra enrosca para a esquerda (mão esquerda). Essas duas formas são enantiômeros. Portanto o anião é ópticamente ativo: existe em dois enantiômeros designados por
(delta) e (lambda).
Agora uma breve “aula” sobree (como identificar): tome o eixo que passa pelo centro do octaedro e pelos três pontos médios onde os ligantes formam seus planos (eixo pseudo-tri) — olhando ao longo desse eixo, se a sequência dos três quelatos gira no sentido horário, chama-se (mão direita); se gira no sentido anti-horário, chama-se (mão esquerda). Esse conceito é análogo a parafusos dextrógiro/levógiro.
Passo 6
Mostrar as fórmulas/representações dos isômeros de forma clara:
- A fórmula química do sal não muda; o que muda é a configuração do anião quelado. Podemos escrever explicitamente os dois enantiômeros do anião com os rótulos
e . - Assim os dois isômeros ópticos do sal são:
e - Observação didática: estruturalmente, cada oxalato forma um laço (anel) com o Cr; o esquema tridimensional é o de um “tripé” que pode ser dextrógiro (
) ou levógiro ( ). Em provas, é suficiente identificar a presença de isomeria óptica e nomear os enantiômeros com e ; desenhar o modelo 3D pode ser pedido, mas aqui a notação / representa as estruturas.
Passo 7
Breve nota sobre outras isomerias que discutimos e por que não ocorrem aqui:
- Isomeria geométrica (cis/trans, fac/mer): não ocorre porque, no anião, os três ligantes idênticos são všechos quelatos formando um complexo tris-quelato; a alternativa fac/mer não se aplica a três ligantes bídentes idênticos nesse arranjo — o que existe é a quiralidade do conjunto.
- Isomeria de enlace (linkage): não ocorre porque oxalato liga sempre por oxigênio (não é ambidentado com outra alternativa).
- Isomeria de coordenação (troca entre catião e anião): teoricamente poderia existir outra distribuição onde os ligantes se trocam entre Co e Cr (por exemplo
), porém isso daria complexos diferentes e normalmente não é considerado o isômero imediato aqui — a resposta clássica pedida para este composto em provas é a isomeria óptica devido ao anião tris(oxalato). Se a prova pedir explicitamente, poderíamos discutir coordenação- isomeria; mas na maioria dos contextos escolares, a resposta correta é isomeria óptica (enantioisomeria) com e .
Resposta
Tipo de isomeria: isomeria óptica (enantioisomeria).
Isômeros:
Isômeros: