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

Passo 1

O enunciado pede, para cada complexo fornecido, três coisas: (i) escrever a fórmula (já fornecida); (ii) dar o nome (IUPAC/convencional) do complexo; (iii) indicar os possíveis isômeros de ligação (linkage), ionização, coordenação (se existirem) e geométricos (incluindo quando houver isomeria óptica).
As duas fórmulas dadas são:
  • \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\left(\mathrm{NO}_{2}\right)\mathrm{SCN}\right]\mathrm{Cl}
  • \left[\mathrm{CoCl}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{SCN}\right]\mathrm{NO}_{2}

Passo 2

Conceitos e notações que vou usar (explicação didática, sem pular etapas):
  • \mathrm{en} é a etilenodiamina (etane-1,2-diamina), uma base de Lewis neutra e denteada bidentada (liga com o metal por duas N). Cada \mathrm{en} contribui com duas ligações ao metal (denticidade 2).
  • Em \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}X Y\right]^{+} o número de coordenação do cobalto é 6 (quatro N das duas \mathrm{en} + dois monodentados X,Y). Geometricamente trata-se tipicamente de um octaedro.
  • Estados de oxidação: os ligantes neutros (como \mathrm{en}) não alteram a carga; ligantes como \mathrm{NO}_{2}^{-} e \mathrm{SCN}^{-} são aniônicos com carga -1. Vou calcular o número de oxidação do Co logo no próximo passo.
  • Tipos de isomeria que aparecerão:
    • Isomeria de ligação (linkage isomerism): quando um mesmo anião ambidentado pode ligar por átomos diferentes (ex.: \mathrm{NO}_{2}^{-} pode ligar via N = nitro ( \eta^{1}-N) ou via O = nitrito ( \eta^{1}-O); \mathrm{SCN}^{-} pode ligar via S = thiocyanato (S-bound) ou via N = isothiocyanato (N-bound)).
    • Isomeria geométrica (cis/trans etc.) para octaedros: para complexos do tipo \mathrm{M}(\mathrm{en})_{2}X_{2} existem, em geral, isômeros cis e trans em função de como os dois ligantes monodentados ocupam posições do octaedro. O isômero cis frequentemente pode ser quiral (duas formas enantioméricas \Delta e \Lambda). O trans costuma ser meso/achiral.
    • Isomeria de ionização (ionization isomerism): quando um ânion está fora da esfera de coordenação e um anião diferente está ligado, é possível trocar posição entre ligante coordenado e contra-íon, gerando isômeros que diferem por qual ânion está ligado ao metal e qual fica livre.
    • Isomeria de coordenação: ocorre quando existem fragmentos aniónicos e catiónicos complexos distintos (não aplicável aqui, pois temos apenas uma espécie complexa catiónica e um contra-íon simples).
  • Observação prática: ao nomear, uso a nomenclatura comum: \mathrm{en} = etilenodiamina; indico também o átomo doador quando pertinente: p.ex. “thiocyanato-S” ou “isothiocyanato-N”, “nitro” (N-bound) ou “O-nitrito” (O-bound).

Passo 3

Determinar o estado de oxidação do cobalto (explico como fazer e por quê):
Na fórmula geral \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\left(\mathrm{NO}_{2}\right)\mathrm{SCN}\right]\mathrm{Cl} a carga total interna do íon complexo mais o contra-íon \mathrm{Cl}^{-} dá neutro. \mathrm{en} é neutro, \mathrm{NO}_{2} (quando aniónico) é \mathrm{NO}_{2}^{-}, \mathrm{SCN} é \mathrm{SCN}^{-}. Então a soma das cargas ligantes internas é -1 + (-1) = -2. Para que o cátion complexo tenha carga +1 (a fim de neutralizar o \mathrm{Cl}^{-}), o cobalto deve ter estado de oxidação +3.
Assim:
\text{o estado de oxidação do Co é } +3.çãé
Mesma lógica vale para o segundo composto \left[\mathrm{CoCl}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{SCN}\right]\mathrm{NO}_{2}: dentro do cátion temos \mathrm{Cl}^{-} e \mathrm{SCN}^{-} (soma -2), logo Co é +3 e o ânion externo \mathrm{NO}_{2}^{-} completa a neutralidade.

Passo 4

Análise detalhada do complexo \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\left(\mathrm{NO}_{2}\right)\mathrm{SCN}\right]\mathrm{Cl}.
(a) Nome(s) convencionais/IUPAC (formas úteis):
  • Nome simples/convencional: “di(etilenodiamina)(nitro)(thiocyanato)cobalto(III) cloreto”. Em notação mais explícita indicando átomo doador:
  • “di(etilenodiamina)(nitro)(thiocyanato-S)cobalto(III) cloreto”.
    Vou também dar a alternativa de ligação para o \mathrm{NO}_2 e \mathrm{SCN}: se \mathrm{NO}_2 ligar via oxigênio chama-se “O-nitrito” (ou “nitrito-O”); se \mathrm{SCN} ligar via N chama-se “isothiocyanato-N” (ou “isotiocianato-N” em PT). Exemplos:
  • “di(etilenodiamina)(O-nitrito)(isothiocyanato-N)cobalto(III) cloreto” (quando ambos ligam pelas outras pontes).
(b) Isomeria de ligação (linkage):
  • Para \mathrm{NO}_{2}^{-}: duas possibilidades de ligação ao Co:
    • N-ligado: nitro, escrito “nitro” ( \eta^{1}-N, usualmente representado como -\mathrm{NO}_2 ligado pelo N).
    • O-ligado: nitrito, escrito “O-nitrito” ( \eta^{1}-O).
  • Para \mathrm{SCN}^{-}: duas possibilidades:
    • S-ligado: thiocyanato-S (ligado pelo enxofre).
    • N-ligado: isothiocyanato-N (ligado pelo nitrogênio).
      Logo existem em princípio 2 × 2 = 4 combinações de modos de ligação possíveis para os dois aniónicos coordenados (cada um pode ligar de duas maneiras independentemente).
(c) Isomeria geométrica / estereoquímica:
  • Para o tipo octaédrico \mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}X Y existem isômeros cis e trans (explico por que): cada \mathrm{en} ocupa dois vértices adjacentes do octaedro; dependendo de como os dois \mathrm{en} se arranjam, os dois ligantes monodentados X e Y podem ficar adjacentes (cis) ou opostos (trans). Ambos os arranjos são possíveis e são isoláveis em muitos casos.
  • Se X e Y são diferentes (aqui \mathrm{NO}_2 e \mathrm{SCN} são diferentes) então cis e trans são isômeros geométricos distintos.
  • Isomeria óptica: o isômero cis de \mathrm{M}(\mathrm{en})_{2}X Y costuma ser quiral (não possui plano de simetria), portanto existe um par de enantiômeros, etiquetados \Delta e \Lambda. O isômero trans geralmente é aquiral (possui plano de simetria) e, portanto, não apresenta par óptico.
(d) Isomeria de ionização:
  • O composto dado tem \mathrm{Cl}^{-} como contra-íon. É possível trocar um ligante aniónico coordenado pelo íon cloreto fora da esfera de coordenação, originando isômeros de ionização. No caso concreto as trocas possíveis (considerando que inicialmente os ligantes coordenados são \mathrm{NO}_2^{-} e \mathrm{SCN}^{-}) são:
    • Trocar \mathrm{Cl}^{-} com \mathrm{NO}_2^{-}: gera \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{Cl}(\mathrm{SCN})\right]\mathrm{NO}_{2} (que é o segundo composto do enunciado reordenado).
    • Trocar \mathrm{Cl}^{-} com \mathrm{SCN}^{-}: gera \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{Cl}(\mathrm{NO}_{2})\right]\mathrm{SCN}.
      Esses são isômeros de ionização distintos e cada um deles ainda pode apresentar as ligações ambidentadas e isomeria geométrica/óptica descrita acima.
(e) Isomeria de coordenação:
  • Não se aplica isomeria de coordenação clássica aqui (coordination isomerism surge quando existem tanto um complexo catiónico quanto um complexo aniónico contendo metais distintos, por exemplo [ \mathrm{Co}(\cdots)] [\mathrm{Pt}(\cdots)] podendo trocar ligantes entre os centros). Aqui há apenas um centro complexo e um contra-íon simples, logo não há isomeria de coordenação além da ionização que já citei.

Passo 5

Análise detalhada do complexo \left[\mathrm{CoCl}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{SCN}\right]\mathrm{NO}_{2}.
(a) Nome(s):
  • Nome simples: “di(etilenodiamina)(cloro)(thiocyanato)cobalto(III) nitrito” — cuidado: como o ânion externo é \mathrm{NO}_{2}^{-} livre, deve-se escrever “nitrito” ou “nitrito” como anião externa; para clareza completa: “di(etilenodiamina)(cloro)(thiocyanato-S)cobalto(III) nitrito”.
  • Se o \mathrm{SCN} estiver N-ligado, usar “isothiocyanato-N” em vez de “thiocyanato-S”. Se o \mathrm{NO}_2^{-} externo for o mesmo ânion que poderia coordenar, ele pode entrar na esfera trocando com \mathrm{Cl}^{-} (ionization isomerism), como já mencionado.
(b) Isomeria de ligação:
  • Mesma situação anterior: \mathrm{SCN}^{-} pode ser S-ligado (thiocyanato-S) ou N-ligado (isothiocyanato-N). O anião externo \mathrm{NO}_2^{-} também pode coordenar se ocorrer troca, e quando coordenado tem as duas formas (nitro por N ou nitrito por O).
(c) Isomeria geométrica e óptica:
  • Também aqui existem isômeros cis e trans relativos aos dois monodentados \mathrm{Cl}^{-} e \mathrm{SCN}^{-}. O isômero cis será quiral (par enantiomérico \Delta/\Lambda); o trans será aquiral. Portanto as mesmas contagens e tipos de isomeria geométrica/óptica se aplicam.
(d) Isomeria de ionização:
  • O ânion externo é \mathrm{NO}_{2}^{-}. Pode ocorrer a troca com um dos ligantes coordenados, originando:
    • Troca com \mathrm{Cl}^{-}: gera \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}(\mathrm{NO}_2)\mathrm{SCN}\right]\mathrm{Cl} (o primeiro composto do enunciado).
    • Troca com \mathrm{SCN}^{-}: gera \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{Cl}(\mathrm{NO}_{2})\right]\mathrm{SCN}.
      Cada uma dessas formas novamente poderá apresentar as formas de ligação alternativas (linkage) e as variantes geométricas/ópticas.

Passo 6

Contagem e conclusão prática (como usar isso numa prova):
  • Para cada fórmula dada, pense sequencialmente:
    1. Estado do metal (aqui Co(III)).
    2. denticidade dos ligantes: duas \mathrm{en} = 4 posições ocupadas; restam duas posições para monodentados.
    3. Liste modos de ligação ambidentados (aqui \mathrm{NO}_{2}^{-} e \mathrm{SCN}^{-} têm 2 modos cada).
    4. Para cada conjunto de modos de ligação, há isomeria geométrica cis/trans; o cis gera par óptico.
    5. Verifique se há isomeria de ionização trocando ligante coordenado com contra-íon (sim, aqui há).
  • Exemplo prático de contagem rápida (não exige que memorize, só raciocine na prova): para uma configuração fixa de modos de ligação (por exemplo \mathrm{NO}_2 ligado via N e \mathrm{SCN} via S) existem 2 isômeros geométricos (cis e trans); cis é quiral (2 enantiômeros) e trans é aquiral (1). Assim, por essa combinação de linkage conta-se 3 estereoisômeros. Como há 4 combinações possíveis de linkage, multiplicando teríamos até 4 \times 3 = 12 estereoisômeros possíveis só dentro da esfera (sem contar os isômeros de ionização que adicionam compostos adicionais). Em prova, normalmente pedem que você nomeie e descreva os tipos, não que conte todas as dezenas de formas, então explique o raciocínio como acima.

Resposta

\left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\left(\mathrm{NO}_{2}\right)\mathrm{SCN}\right]\mathrm{Cl}: di(etilenodiamina)(nitro)(thiocyanato)cobalto(III) cloreto (mais explicitamente: di(etilenodiamina)(nitro)(thiocyanato-S)cobalto(III) cloreto); isômeros de ligação: \mathrm{NO}_{2}^{-} pode ser nitro ( \eta^{1}-N) ou O-nitrito ( \eta^{1}-O); \mathrm{SCN}^{-} pode ser thiocyanato-S ou isothiocyanato-N; isomeria geométrica: cis e trans (cis é quiral — par de enantiômeros \Delta/\Lambda, trans é aquiral); isomeria de ionização: troca com o contra-íon gera \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{Cl}(\mathrm{SCN})\right]\mathrm{NO}_{2} e \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{Cl}(\mathrm{NO}_{2})\right]\mathrm{SCN}.
\left[\mathrm{CoCl}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{SCN}\right]\mathrm{NO}_{2}: di(etilenodiamina)(cloro)(thiocyanato)cobalto(III) nitrito (mais explicitamente: di(etilenodiamina)(cloro)(thiocyanato-S)cobalto(III) nitrito); isômeros de ligação: \mathrm{SCN}^{-} S- ou N-ligado; se \mathrm{NO}_{2}^{-} coordenar (após troca) pode ser nitro ou O-nitrito; isomeria geométrica: cis e trans (cis dá par de enantiômeros \Delta/\Lambda); isomeria de ionização: troca do \mathrm{NO}_{2}^{-} externo com ligantes coordenados dá \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}(\mathrm{NO}_{2})\mathrm{SCN}\right]\mathrm{Cl} (o primeiro composto) e \left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_{2}\mathrm{Cl}(\mathrm{NO}_{2})\right]\mathrm{SCN}.

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