Determine o tipo de isomerismo que existe nos seguintes compostos de coordenação:
\left[\mathrm{Rh}(\mathrm{en})_{3}\right]\left[\mathrm{IrCl} \mathrm{l}_{6}\right] e \left[\mathrm{Ir}(\mathrm{en})_{3}\right]\left[\mathrm{RhCl}_{6}\right]

Passo 1

O enunciado dá dois sais de coordenação e pede que eu determine o tipo de isomerismo presente entre eles:
  • Primeiro composto: \left[\mathrm{Rh}(\mathrm{en})_{3}\right]\left[\mathrm{IrCl}_{6}\right].
  • Segundo composto: \left[\mathrm{Ir}(\mathrm{en})_{3}\right]\left[\mathrm{RhCl}_{6}\right].
Informações relevantes que o enunciado fornece (e que vou usar):
  • \mathrm{en} é a etilenodiamina, um ligante bídentado neutro (liga por dois pares de elétrons ao metal).
  • \mathrm{Cl}^- é um ligante monodentado com carga -1.
  • Cada complexo do tipo \left[\mathrm{M}(\mathrm{en})_{3}\right] é octaédrico com três ligantes bídentados ocupando os seis sítios de coordenação.
  • Cada íon hexacloro, \left[\mathrm{MCl}_{6}\right]^{3-}, é um octaedro com seis ligantes cloreto idênticos.
O que o problema realmente pergunta: qual(is) tipo(s) de isomerismo existe(m) nesses compostos (entre o primeiro e o segundo, e, se aplicável, internamente em cada íon)?

Passo 2

Vou verificar se os dois sais têm a mesma composição global, porque isso é chave para reconhecer isomerismo de coordenação.
Contando átomos/fragmentos:
  • No primeiro: há um íon catiônico \left[\mathrm{Rh}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+} e um íon aniônico \left[\mathrm{IrCl}_{6}\right]^{3-}.
  • No segundo: há \left[\mathrm{Ir}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+} e \left[\mathrm{RhCl}_{6}\right]^{3-}.
Comparando as fórmulas globais número a número, ambos os sais contêm: um átomo de \mathrm{Rh}, um átomo de \mathrm{Ir}, três ligantes \mathrm{en} e seis \mathrm{Cl}. Em símbolos:
\text{composição global de ambos} = \mathrm{Rh}_1\, \mathrm{Ir}_1\, (\mathrm{en})_3\, \mathrm{Cl}_6.çã
Quando dois sais diferem apenas na distribuição dos ligantes entre o cátion e o ânion, mantendo a composição global igual, esse caso é classificado como isomerismo de coordenação. Portanto esses dois sais são candidatos a isômeros de coordenação.
Agora explico o conceito formal.

Passo 3

O que é isomerismo de coordenação? Aula prática e curta:
  • Definição: isomerismo de coordenação ocorre quando, para um mesmo composto iônico global, os ligantes estão distribuídos de formas diferentes entre o cátion e o ânion de coordenação. Em outras palavras, trocar quais ligantes pertencem ao cátion ou ao ânion gera isômeros diferentes, embora a fórmula global seja igual.
  • Exemplo clássico: \left[\mathrm{Co(NH_3)_6}\right]\left[\mathrm{Cr(CN)_6}\right] versus \left[\mathrm{Cr(NH_3)_6}\right]\left[\mathrm{Co(CN)_6}\right] — é o mesmo princípio do nosso caso.
Aplicando aqui: em um sal os ligantes \mathrm{en} estão no complexo do metal A e os \mathrm{Cl} no metal B; no outro sal isso está invertido. Portanto a diferença é exatamente uma troca de distribuição de ligantes entre cátion e ânion — característica do isomerismo de coordenação.

Passo 4

Agora, outro aspecto importante: isomerismo interno em cada íon.
  • O cátion \left[\mathrm{M}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+} (com \mathrm{M}=\mathrm{Rh} ou \mathrm{Ir}) é um octaedro com três ligantes bídentados idênticos. Geometricamente isso gera duas disposições não superponíveis que são imagens especulares uma da outra, denominadas enantiômeros \Delta e \Lambda. Isso é isomerismo óptico (enantiómeros): o complexo é quiral, pode existir em forma “mão direita” ( \Delta) e “mão esquerda” ( \Lambda).
    • Breve explicação do porquê: cada ligante \mathrm{en} ocupa dois sítios; a seqüência espacial desses três laços forma uma hélice que pode torcer para a direita ( \Delta) ou para a esquerda ( \Lambda). Essas duas formas são imagens especulares e não são sobreponíveis.
  • O aniônico \left[\mathrm{MCl}_{6}\right]^{3-} é um octaedro com seis ligantes idênticos. Esse arranjo tem um centro de simetria e planos de simetria e, portanto, é achiral — não apresenta isomerismo óptico e também não apresenta variações geométricas (todos os seis ligantes são iguais).
Conclusão desta análise interna:
  • Cada sal contém um cátion quiral \left[\mathrm{M}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+}, logo cada um pode existir como par de enantiômeros ( \Delta e \Lambda). Então há isomerismo óptico associado ao íon \left[\mathrm{M}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+}.
  • O íon hexacloro não contribui com isomerismo geométrico ou óptico.

Passo 5

Juntando as duas observações principais:
  • Entre os dois sais fornecidos a diferença é a troca dos ligantes \mathrm{en} e \mathrm{Cl} entre \mathrm{Rh} e \mathrm{Ir}. Essa é a definição de isomerismo de coordenação — portanto os dois sais são isômeros de coordenação.
  • Além disso, cada cátion \left[\mathrm{Rh}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+} ou \left[\mathrm{Ir}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+} é quiral e apresenta isomerismo óptico ( \Delta / \Lambda). O anião \left[\mathrm{MCl}_{6}\right]^{3-} é achiral.

Resposta

Isomerismo de coordenação.
Além disso, isomerismo óptico (enantiómeros \Delta e \Lambda) presente nos íons \left[\mathrm{Rh}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+} e \left[\mathrm{Ir}(\mathrm{en})_{3}\right]^{3+}.

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