Escreva as fórmulas, desenhe as estruturas e indique o NC do íon metálico central dos íons complexos formados por:
, uma molécula de bipiridina, dois íons cianeto e uma molécula de água.
Passo 1
O enunciado pede três coisas sobre o complexo formado a partir de:
, uma molécula de bipiridina, dois íons cianeto e uma molécula de água. Dados e perguntas fornecidas:
- Espécies fornecidas:
, uma molécula de bipiridina (bipiridina neutra), dois íons e uma molécula de . - Perguntas: (a) escrever a(s) fórmula(s) do(s) íon(ões) complexo(s); (b) desenhar (representar) as estruturas dos complexos; (c) indicar o NC (número de coordenação) do íon metálico central.
- Informação implícita importante que vamos usar (mas sem resolver ainda): bipiridina é um ligante quelante que doa dois pares de eletrões (denticidade 2), cada
doa um par (monodentato), e doa um par (monodentato).
Passo 2
Contagem de sites de coordenação (explicando como se faz):
- Conceito: o número de coordenação (NC) é o número de átomos do ligante que se ligam diretamente ao átomo central por pares de elétrons — ou seja, é a soma das denticidades dos ligantes que efetivamente se ligam ao metal.
- Aqui, contabilizamos as denticidades:
- bipiridina (bipy) é dente
(doa por duas nitrogênios): contribui com . - cada
é monodentado: os dois juntos contribuem com . -
é monodentado: contribui com .
- bipiridina (bipy) é dente
- Soma total de pontos de coordenação:
Portanto o NC esperado é
.
Passo 3
Fórmula e carga global do complexo (como calcular):
- Escrevemos o complexo agrupando os ligantes ao redor do metal entre colchetes. Abreviação usual para bipiridina:
ou . - Cálculo da carga total:
- carga do metal:
(carga ); - bipiridina é neutra (carga
); - dois
contribuem com carga no total; -
é neutra (carga ).
- carga do metal:
- Soma das cargas:
. Logo o complexo é neutro. - Fórmula do complexo (forma usual de notação):
Passo 4
Possíveis geometrias para NC
(explicando a teoria básica):
- Para
existem duas geometrias típicas: trigonal bipiramidal (TBP) e piramidal quadrada (square pyramidal, SP). Qual delas ocorre depende de fatores eletrônicos e estéricos dos ligantes. Não há obrigação de que sempre seja uma só; ambos são possíveis isômeros estruturais para complexos 5-coordenados. - Como a bipiridina é quelante (liga por dois nitrogênios formando um anel de coordenação), ela ocupa duas posições adjacentes na esfera de coordenação — isso influencia fortemente a geometria possível e a distribuição dos outros ligantes.
Passo 5
Desenho esquemático das duas possibilidades (representações estilizadas — uso etiquetas para ligantes):
-
Convenção: centro metálico representado por
; ligantes indicados por suas fórmulas. As linhas indicam ligações de coordenação. -
Geometria 1 — trigonal bipiramidal (TBP), uma representação possível:
Explicação do desenho TBP: os dois eixos axiais estão ocupados (por exemplo) por um
acima e outro
abaixo; no plano equatorial temos três posições, nas quais ficam as duas nitrogênios da bipiridina (adjacentes, formando o quelato) e a molécula de
. Esse é um arranjo plausível porque bipiridina fica em posições adjacentes no plano equatorial formando o anel de quelato.
- Geometria 2 — pirâmide quadrada (SP), uma representação possível:
Explicação do desenho SP: três ligantes (por exemplo,
,
,
) ocupam três vértices da base quadrada adjacentes entre si; a quarta posição da base pode ser preenchida por outro ligand (aqui mostramos um arranjo com os dois CN e os dois N em volta) e a
fica na posição axial (topo da pirâmide). Novamente, a bipiridina ocupa duas posições adjacentes (quelato), o que é compatível com SP.
Observação sobre os desenhos: são esquemas de distribuição de ligantes ao redor do centro
. Em prática experimental, a geometria efetiva (TBP ou SP) será aquela de menor energia dependendo de fatores como tamanho e força de campo dos ligantes, mas ambos ilustram como se alcança
.]
Passo 6
Rótulos, carga e notação final (resumindo e enfatizando como usar na prova):
- Notação final para escrever rapidamente: use a forma de colchetes indicando ligantes entre parênteses:
- Lembre-se: contar NC = soma das denticidades; bipiridina conta como
, cada conta como , conta como → NC total . - Carga do complexo: neutra (
), já que do ferro e dos dois cianetos se anulam. - Em prova: escreva a fórmula, calcule a carga e conte os pontos de coordenação explicitando a denticidade de cada ligante; se pedirem a geometria, explique que para
existem TBP e SP e desenhe um esquema parecido com os acima, justificando a posição do quelato.
Resposta
NC