Escreva a formula, de o nome e indique os possíveis isômeros de ligação, ionização, coordenação ou geométricos em cada caso:
\left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right]

Passo 1

O enunciado pede três coisas sobre o complexo dado \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right]:
  • Escrever a fórmula (já fornecida).
  • Dar o nome do composto (nome sistemático).
  • Indicar quais isomerias dos tipos: de ligação, de ionização, de coordenação e geométrica são possíveis, listando os isômeros quando existirem.
Informações relevantes fornecidas:
  • O complexo é \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right] (todas as espécies dentro dos colchetes fazem parte da esfera de coordenação).
  • Os ligantes presentes são \mathrm{Cl}^- (cloreto) e \mathrm{NH}_3 (amônia/ammine).

Passo 2

Determinar o estado de oxidação do metal e o caráter dos ligantes (passo necessário para nomear e entender a estrutura).
  • Explicação rápida de como calcular: tomar x como o estado de oxidação do metal e somar as cargas dos ligantes; o total dentro dos colchetes é a carga do complexo. Aqui não há carga escrita fora do colchete, então assumimos carga total zero.
  • Cálculo: \mathrm{NH}_3 é um ligante neutro (carga 0). Cada \mathrm{Cl} como ligante tem carga -1. x + 3\cdot(0) + 3\cdot(-1) = 0 \quad\Rightarrow\quad x-3=0 \quad\Rightarrow\quad x=+3.
  • Conclusão: o metal é \mathrm{Co}^{3+} (cobalto(III)).

Passo 3

Determinar o número de coordenação e a geometria provável (isso importa para isomeria geométrica).
  • Definição: número de coordenação = número total de pontos de ligação ao metal. Aqui temos três \mathrm{NH}_3 (cada uma monodentada) e três \mathrm{Cl}^- (cada uma monodentada) → número de coordenação =6.
  • Geometria típica para coordenação 6 é octaédrica (a configuração mais comum e esperada para \mathrm{Co}^{3+} com seis ligantes monodentados).
  • Portanto tratamos o complexo como um octaedro \mathrm{CoL}_6 com três ligantes do tipo A = \mathrm{NH}_3 e três do tipo B = \mathrm{Cl}^- (isto é, um caso MA_3B_3).

Passo 4

Nome sistemático (IUPAC) do complexo.
  • Regras rápidas: listar os ligantes em ordem alfabética pelo nome (ignorando prefixos), usar os prefixos multiplicativos (di-, tri-) e por fim o nome do metal seguido do seu estado de oxidação entre parênteses romanos.
  • Ligantes: amônia = “ammine” (ou em português escolar, “amina/ammine”), cloreto = “chloro”.
  • Nome sistemático (forma usual em inglês internacional): trichlorotriamminecobalt(III).
  • Em português comum de aulas: tricloro-triamminecobalto(III).
  • Observação simpática: o nome completo identifica que o cobalto está no estado +3 e que há três cloretos e três aminas coordenadas.

Passo 5

Isomeria de ligação (linkage isomerism) — definição e aplicação aqui.
  • Definição didática: isomeria de ligação ocorre quando um ligante é ambidentado (possui dois átomos diferentes capazes de coordenar, por exemplo \mathrm{NO_2^-} pode ligar como \mathrm{–NO_2} (nitro, via N) ou \mathrm{–ONO} (nitrito, via O)).
  • Aplicação ao nosso complexo: \mathrm{NH_3} liga somente por nitrogênio (não é ambidentado). \mathrm{Cl}^- liga somente por cloro (também não é ambidentado). Logo NÃO existe isomeria de ligação em \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right].
  • Exemplo para fixar: um ligante que provoca isomeria de ligação é \mathrm{SCN}^- (thiocianato) que pode ligar por S ou por N.

Passo 6

Isomeria de ionização (ionization isomerism) — definição e aplicação.
  • Definição: ocorre quando, em duas espécies que têm a mesma fórmula global, um ligante pode estar dentro da esfera de coordenação em um isômero e fora (como contra-íon) no outro; ao dissolver, cada isômero libera diferentes íons para a solução, daí o nome.
  • Aplicação: o complexo escrito \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right] é neutro (sem contra-íon). Não há nenhum íon fora da esfera para trocar com um \mathrm{Cl}^- coordenado e formar um par diferente. Portanto, como escrito, NÃO há isomeria de ionização.
  • Observação: isomeria de ionização aparece em pares como [\mathrm{Co(NH_3)_5Cl}]\mathrm{Br} versus [\mathrm{Co(NH_3)_5Br}]\mathrm{Cl}; mas isso exige a presença de íons fora da esfera de coordenação.

Passo 7

Isomeria de coordenação (coordination isomerism) — definição e aplicação.
  • Definição: ocorre quando existe mais de um tipo de metal em um composto binuclear ou multinuclear e ligantes podem trocar de um metal para outro, gerando isômeros com diferente distribuição de ligantes entre metais.
  • Aplicação aqui: o composto fornecido tem apenas um centro metálico ( \mathrm{Co}), portanto não há como trocar ligantes entre metais diferentes. Logo NÃO existe isomeria de coordenação neste caso.

Passo 8

Isomeria geométrica (geometric/ou estereoquímica) — análise detalhada do caso MA_3B_3 octaédrico.
  • Para um octaedro com três ligantes A idênticos e três ligantes B idênticos ( MA_3B_3), existem dois arranjos geométricos distintos:
    1. fac (facial): as três ligantes iguais ocupam os vértices de uma mesma face triangular do octaedro. Consequência prática: cada par de ligantes idênticos é cis (todos os três A são mutuamente cis entre si; o mesmo vale para os B).
    2. mer (meridional): as três ligantes iguais estão num plano meridional que atravessa o centro; isto significa que duas das três ligantes idênticas ficam trans entre si e a terceira é cis em relação às outras duas.
  • Aplicação ao nosso complexo:
    • fac- \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right]: os três \mathrm{Cl}^- (ou, alternativamente, as três \mathrm{NH}_3) ocupam uma face; todos os cloretos são cis entre si.
    • mer- \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right]: duas das \mathrm{Cl}^- são trans entre si e a terceira está cis às duas.
  • Número de isômeros geométricos: exatamente 2 (fac e mer).
  • Isomeria óptica (enantionômica): nem fac nem mer neste caso são quirais — ambos são superponíveis com suas imagens no espelho — portanto NÃO há isomeria óptica para MA_3B_3 com ligantes monodentados A e B.

Passo 9

Resumo final e dicas para a prova (curtas e práticas).
  • Em provas, para decidir que isomerias são possíveis: identifique primeiro número de coordenação e geometria (aqui: 6 → octaédrica), verifique se há ligantes ambidentados (linkage), se há contra-íons (ionization), se há múltiplos metais (coordination) e então enumere isômeros geométricos baseados na distribuição espacial (fac/mer, cis/trans, etc.).
  • Neste caso concreto: só existe isomeria geométrica (fac/mer). Seja confiante: compute o estado de oxidação e o número de coordenação rápido para fundamentar a resposta.

Resposta

\left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right]
Nome: tricloro-triamminecobalto(III) (IUPAC: trichlorotriamminecobalt(III))
Isomeria de ligação: nenhuma.
Isomeria de ionização: nenhuma.
Isomeria de coordenação: nenhuma.
Isomeria geométrica: existem 2 isômeros — fac- \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right] e mer- \left[\mathrm{CoCl}_{3}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{3}\right].

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