Escreva fórmulas estruturais para os seguintes complexos.
(b) triamintri(nitrito-N)cobalto(III) - geometria octaédrica

Passo 1

O enunciado pede a fórmula(s) estrutural(is) para o complexo chamado “triamintri(nitrito-N)cobalto(III)” com geometria octaédrica. Vou listar claramente o que isso significa e as informações importantes fornecidas pelo nome:
  • “triamin” indica três ligantes amônia, ou seja três moléculas de \mathrm{NH_3} (ligantes neutros).
  • “tri(nitrito-N)” indica três ligantes nitrito coordenados pelo átomo de nitrogênio (ou seja, nitrito ligado via N, frequentemente escrito “nitrito-N” ou “N-bonded nitrito”). O anião nitrito é \mathrm{NO_2^-}.
  • “cobalto(III)” indica que o metal central é \mathrm{Co} no estado de oxidação +3, ou seja \mathrm{Co^{3+}}.
  • “geometria octaédrica” indica que o centro metálico está rodeado por seis ligantes em arranjo octaédrico (seis posições de coordenação).
As perguntas implícitas que vou responder: qual é a fórmula do complexo; como são as ligações (nitrito ligado por N); quais estruturas possíveis existem em octaedro (isomeria fac/mer) e como desenhar cada uma.

Passo 2

Entender a natureza e carga dos ligantes (aqui é essencial para determinar carga total e para saber como representá-los).
  • \mathrm{NH_3} é um ligante neutro (sem carga), doa um par de elétrons pelo nitrogênio.
  • \mathrm{NO_2^-} (nitrito) é um ligante aniônico de carga -1. Quando indicado “nitrito-N” significa que o átomo doador que se liga ao metal é o nitrogênio do grupo \mathrm{NO_2^-}.
  • Metal: \mathrm{Co^{3+}}.
Vou mostrar a contagem de cargas para conferir a carga global do complexo:
\mathrm{Co^{3+}} + 3\times\mathrm{NH_3}(0) + 3\times\mathrm{NO_2^-} = \mathrm{Co^{3+}} + 3\cdot 0 + 3\cdot(-1) = 0.
Portanto o complexo é neutro e pode ser escrito sem carga externa: \mathrm{[Co(NH_3)_3(NO_2)_3]}.

Passo 3

Explicar o que é “nitrito-N” e como representá-lo estruturalmente.
  • O íon nitrito tem duas formas de coordenação comuns: ligado pelo oxigénio (O-bonded, chamado nitrito-O ou nitro) ou ligado pelo nitrogénio (N-bonded, chamado nitrito-N). No nome do enunciado está explicitamente “nitrito-N”, então cada \mathrm{NO_2^-} está ligado ao Co através do átomo de nitrogénio.
  • Para indicar isso textualmente costuma-se escrever algo como \mathrm{(NO_2)-N} ou “NO2 (ligado via N)”. Em fórmulas de ligação é comum anotar \mathrm{N\!-\!NO_2} ou simplesmente especificar no nome “nitrito-N”. Nas representações de estrutura de coordenação, é útil indicar a ligação N→Co (seta coordenada) ou apenas colocar \mathrm{N} do nitrito conectado ao Co.

Passo 4

Descrição da geometria octaédrica e da isomeria possível para um complexo do tipo \mathrm{MA_3B_3} (aqui M=\mathrm{Co}, A=\mathrm{NH_3}, B=\mathrm{NO_2^-}).
  • Num octaedro com três ligantes do tipo A e três do tipo B, existem dois arranjos geométricos distintos estereoisoméricos: fac (facial) e mer (meridional).
    • fac: as três ligantes idênticas ocupam os vértices de uma mesma face triangular do octaedro; cada par dessas três está em posição cis (entre si).
    • mer: as três ligantes idênticas ficam em posições que formam um meridiano — duas delas são trans entre si e a terceira é cis a ambas.
  • Esses dois arranjos são estereoisômeros isoláveis (se as condições permitirem).

Passo 5

Como desenhar estruturalmente (representação esquemática) os dois isômeros fac e mer para \mathrm{[Co(NH_3)_3(NO_2)_3]}, lembrando que cada \mathrm{NO_2^-} está ligado por N ao Co (vou indicar explicitamente “N-bonded” nas etiquetas).
  • Convenção simples de desenho: colocar \mathrm{Co} no centro e posicionar seis ligantes ao redor; para clareza, usar rótulos indicando se o ligante é \mathrm{NH_3} ou \mathrm{NO_2^- (N-bonded)}.

Passo 6

Desenho esquemático do isômero fac (facial).
  • No isômero fac as três \mathrm{NH_3} estão todas mutuamente cis, formando uma face triangular do octaedro. Uma representação textual (esquemática) é:
fac-[Co(NH3)3(NO2)3]:
NH3
|
NH3— Co — NO2 (N-bonded)
|
NO2 (N-bonded)
Explicação do esquema:
  • Os três NH3 (um acima e dois adjacentes no plano) são todos cis entre si.
  • Os três \mathrm{NO_2^-} (indicado como “NO2 (N-bonded)”) ocupam as três posições restantes da face oposta; cada nitrito está ligado pelo N ao Co.
(Observação: esse desenho é esquemático — serve para ver quais ligantes são cis/trans; em desenhos químicos formais desenhar-se-ia um octaedro com os três NH3 em uma face e os três NO2 na face oposta.)

Passo 7

Desenho esquemático do isômero mer (meridional).
  • No isômero mer duas das \mathrm{NH_3} são trans entre si e a terceira fica cis a essas duas; os \mathrm{NO_2^-} ajustam-se complementarmente. Uma representação textual possível:
mer-[Co(NH3)3(NO2)3]:
NH3
|
NO2— Co — NH3
|
NO2
(com o terceiro NH3 localizado no plano perpendicular, trans a um dos NO2; esquematicamente pode-se também representar:)
NO2 (N)
|
NH3—Co—NH3
|
NO2 (N)
Explicação do esquema:
  • Aqui há um par de \mathrm{NH_3} em posições trans; a terceira \mathrm{NH_3} está em posição cis a ambas, formando um meridiano ao redor do metal.
  • Os \mathrm{NO_2^-} ocupam as posições restantes, com alguns deles trans entre si dependendo da orientação.

Passo 8

Resumo prático para a prova — como escrever rapidamente:
  • A fórmula de composição é \mathrm{[Co(NH_3)_3(NO_2)_3]}.
  • Especifique no desenho que cada \mathrm{NO_2^-} está ligado via N (escreva “NO2 (N-bonded)” ou “nitrito-N”).
  • Indique que existem dois isômeros octaédricos importantes: fac-[Co(NH3)3(NO2)3] e mer-[Co(NH3)3(NO2)3], e desenhe-os mostrando quais ligantes são cis ou trans entre si (para fac: as três \mathrm{NH_3} são todas cis; para mer: há um par trans de \mathrm{NH_3}).

Resposta

Fórmula do complexo: \mathrm{[Co(NH_3)_3(NO_2)_3]} (complexo neutro, com \mathrm{NO_2^-} ligado por N, ou seja nitrito-N).
Isômeros possíveis (geometria octaédrica):
fac- \mathrm{[Co(NH_3)_3(NO_2)_3]} — três \mathrm{NH_3} mutuamente cis (ocupam uma face triangular); nitrito indicado como “NO2 (N-bonded)”.
mer- \mathrm{[Co(NH_3)_3(NO_2)_3]} — duas \mathrm{NH_3} trans entre si e a terceira cis a ambas; nitrito indicado como “NO2 (N-bonded)”.

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