Escreva a formula, de o nome e indique os possíveis isômeros de ligação, ionização, coordenação ou geométricos em cada caso:
\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5} \mathrm{NO}_{2}\right] \mathrm{Cl}_{2} e \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5} \mathrm{ONO}\right] \mathrm{Cl}_{2}

Passo 1

O enunciado pede, para cada uma das duas espécies, que eu:
  • escreva a fórmula (já dada);
  • dê o nome correto (IUPAC, indicando quando necessário o átomo que liga);
  • indique quais isômeros são possíveis entre: isômeros de ligação (linkage), isômeros de ionização, isômeros de coordenação e isômeros geométricos (além de comentar sobre outros tipos, se aplicável).
As informações dadas (peguei do enunciado):
  • Complexo A: \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{NO}_{2}\right]\mathrm{Cl}_{2}.
  • Complexo B: \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{ONO}\right]\mathrm{Cl}_{2}.

Passo 2

Determinar carga do íon complexo e estado de oxidação do cobalto — isso é básico para entender a natureza dos ligantes e possíveis isômeros.
  • Cada \mathrm{NH}_{3} é um ligante neutro.
  • \mathrm{NO}_{2}^{-} (nitrito) tem carga -1 quando presente como ligante ambidentado (ligando por N ou por O).
  • As duas \mathrm{Cl}^{-} externas são contra-íons que somam carga -2.
Logo, se chamar de q a carga do cátion complexo,
q + (-2) = 0 \quad\Rightarrow\quad q = +2.
Dentro do cátion complexo a soma das cargas é \mathrm{Co}^{x} + 5\cdot(0) + (-1) = +2. Assim
x - 1 = +2 \quad\Rightarrow\quad x = +3.
Portanto o metal é \mathrm{Co(III)} e o complexo é hexacoordenado (coordenação 6: cinco \mathrm{NH}_3 + 1 nitrito/nitro), geometria octaédrica típica.

Passo 3

Regras de nomeação breve e como indicar ligação pelo N ou pelo O:
  • Nome do ligante amoniaco ligado é escrito como \mathrm{ammine} (ou \mathrm{ammine} em notação usada em muitos textos; aqui usarei “ammine” conforme nomenclatura coordenacional clássica). Em IUPAC moderno escreve-se “ammine”.
  • Para ligante \mathrm{NO}_2^{-}: quando ligado pelo nitrogênio diz-se “nitro” (ou nitro- \kappa\mathrm{N}); quando ligado por oxigênio diz-se “nitrito” e, para ser explícito, “nitrito- \kappa\mathrm{O}”. Usa-se a notação \kappa para indicar o átomo coordenante.
  • O nome do complexo-cátion vem antes dos contra-íons. O número de contra-íons é indicado pelo nome do sal (a palavra “chloride” em inglês; em português “cloreto”).
Aplicando: para o complexo onde \mathrm{NO}_2 está ligado por N o nome sistemático é “pentaammine(nitro-κN)cobalt(III) chloride” em inglês; em português: “pentaammine(nitro- \kappa\mathrm{N})cobalto(III) cloreto”. Para o ligado por O: “pentaammine(nitrito- \kappa\mathrm{O})cobalto(III) cloreto”.

Passo 4

Isômeros de ligação (linkage isomerism) — explicação e aplicação:
  • Conceito: ligantes ambidentados (ligantes que têm dois átomos diferentes que podem coordenar) podem ligar-se ao metal por um átomo ou por outro. O \mathrm{NO}_2^{-} é ambidentado: pode ligar por N (forma “nitro”) ou por O (forma “nitrito”). Essas duas formas são isômeros de ligação.
  • No nosso caso existem exatamente 2 isômeros de ligação relacionados ao \mathrm{NO}_2^{-}:
    1. N-ligado: \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{NO}_{2}\right]^{2+} — chamado nitro- \kappa\mathrm{N}.
    2. O-ligado: \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{ONO}\right]^{2+} — chamado nitrito- \kappa\mathrm{O}.
  • Observação: as duas fórmulas que você deu são precisamente esses dois isômeros de ligação (nitro vs nitrito).

Passo 5

Isômeros de ionização — explicação e aplicação:
  • Conceito: ocorre quando um ânion presente no interior da esfera de coordenação (inner sphere) e um ânion que está como contra-íon fora da esfera trocam de posição; resultam em sais com mesma composição global, mas diferentes espécies internas/externas. Ex.: [\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{SO}_4]\mathrm{Br} [\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Br}]\mathrm{SO}_4.
  • Aplicando ao nosso caso: o anião interno é \mathrm{NO}_2^{-} e os contra-íons são duas \mathrm{Cl}^{-}. Um possível isômero de ionização é aquele onde uma \mathrm{Cl}^{-} entra na esfera de coordenação e o \mathrm{NO}_2^{-} sai para jogar como contra-íon. Assim obtemos o isômero de ionização correspondente: \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{Cl}\right]\mathrm{Cl}\mathrm{NO}_{2}.(mesma estequiometria global: um cátion divalente, um \mathrm{Cl}^{-} e um \mathrm{NO}_2^{-} como contra-íons).
  • Portanto existe um isômero de ionização associado a cada forma (nitro ou nitrito) — a diferença é apenas qual espécie está dentro/fora da esfera. Em termos práticos, ambos \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{NO}_2\right]\mathrm{Cl}_2 e \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{ONO}\right]\mathrm{Cl}_2 têm um correspondente isômero de ionização \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Cl}\right]\mathrm{Cl}\mathrm{NO}_2 (a notação não dá destaque à forma nitro/nitrito do íon livre fora da esfera).

Passo 6

Isômeros de coordenação — explicação e aplicação:
  • Conceito: ocorrem quando há mais de um metal no cristal e ligantes trocam entre centros (cada centro tem uma distinta esfera de coordenação). Isso precisa de complexos polimetálicos ou sal misto com dois tipos de cátions/ânions.
  • No nosso caso os sais são mononucleares (apenas um tipo de centro \mathrm{Co} por fórmula simples), portanto isomeria de coordenação como definida (troca entre diferentes centros metálicos) não é aplicável. Conclusão: não há isômeros de coordenação aqui.

Passo 7

Isômeros geométricos (e ópticos) — explicação e aplicação:
  • Geometria do complexo: octaédrica com configuração \mathrm{Co(NH_3)_5L}. Em um octaedro com cinco ligantes idênticos e um diferente (ligante único L), todas as posições do ligante único são equivalentes por rotação — não há como ter um arranjo cis/trans distinto quando só há um ligante diferente. Portanto NÃO existem isômeros geométricos (cis/trans) para \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5L\right]^{2+}.
  • Isomeria óptica (enantiómeros): para haver quiralidade em octaedro normalmente precisa-se de arranjos de ligantes que não sejam todos idênticos exceto por um; com cinco iguais e um distinto o complexo é achiral. Logo, não há isômeros ópticos.

Passo 8

Resumo sobre outras possibilidades negligenciáveis aqui:
  • Nitrito pode, teoricamente, ligar de modo bidentado ( \eta^2) em alguns complexos; isso é raro para \mathrm{Co(III)} com 5 aminas e exigiria reestruturar a coordenação (não compatível com 5 aminas + 1 nitrito monodentado). Portanto não consideramos isomeria \eta^2 relevante aqui.
  • Em termos práticos de química de provas, os pontos-chave são: linkage (nitro vs nitrito) e ionization (troca \mathrm{NO}_2^{-} interno ↔ \mathrm{Cl}^{-} interno), e que não há geometric/coordination/optical isomers.

Passo 9

Nomes IUPAC recomendados (forma clara):
  • Para \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{NO}_{2}\right]\mathrm{Cl}_{2}: nome sistemático indicando ligação por N é \text{pentaammine(nitro-}\kappa\mathrm{N}\text{)cobalt(III) chloride.}
  • Para \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{ONO}\right]\mathrm{Cl}_{2}: nome indicando ligação por O é \text{pentaammine(nitrito-}\kappa\mathrm{O}\text{)cobalt(III) chloride.}

Resposta

\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{NO}_{2}\right]\mathrm{Cl}_{2} — pentaammine(nitro- \kappa\mathrm{N})cobalt(III) chloride; possíveis isômeros: isômero de ligação (nitro- \kappa\mathrm{N} ↔ nitrito- \kappa\mathrm{O}), isômero de ionização (ex.: \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{Cl}\right]\mathrm{Cl}\mathrm{NO}_{2}); não há isômeros de coordenação nem geométricos nem ópticos.
\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{ONO}\right]\mathrm{Cl}_{2} — pentaammine(nitrito- \kappa\mathrm{O})cobalt(III) chloride; possíveis isômeros: isômero de ligação (nitrito- \kappa\mathrm{O} ↔ nitro- \kappa\mathrm{N}), isômero de ionização (ex.: \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{Cl}\right]\mathrm{Cl}\mathrm{NO}_{2}); não há isômeros de coordenação nem geométricos nem ópticos.

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