Escreva o nome e desenhe a estrutura dos seguintes complexos:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas sobre o composto
As tarefas são:
- Escrever o nome do complexo (nome IUPAC aceitável).
- Desenhar (esquematicamente) a estrutura do complexo iônico.
Informações fornecidas que vamos usar:
- O cátion coordenado é
(os três são contra-íons). - Há os ligantes:
, , e quatro (trietilfosfina), todos escritos no enunciado.
Passo 2
Determinar o estado de oxidação do Cr.
Explicação da ideia: a carga total do complexo
é neutra. As três
externas indicam que o cátion de coordenação tem carga
. Como todos os ligantes indicados (
,
,
,
) são neutros, a carga do metal deve ser
.
Cálculo simples:
Portanto o metal é
(cromo(III)).
Passo 3
Determinar o número de coordenação e denticidade dos ligantes.
- Contagem dos ligantes: há
+ + + = ligantes ligados ao Cr. - Todos esses ligantes são monodentados (cada um doa um par de elétrons ao Cr por um único átomo: O da água, N da amônia, C do CO por ligação de dadores-aceitadores, P da trietilfosfina).
- Logo a coordenação é de ordem
(coordination number ).
Breve explicação didática: “coordenação” é quantos pontos de ligação o metal tem com ligantes; “denticidade” é quantas ligações cada ligante faz. Aqui todos são monodentados, então coordenação é simplesmente o número de ligantes.
Passo 4
Escolher a geometria para numeração de coordenação
e justificar a escolha.
Possibilidades para complexos heptacoordenados (coord. 7) incluem, entre outras:
- bipirâmide pentagonal (pentagonal bipyramid);
- octaedro “capado” (capped octahedron, isto é, uma estrutura octaédrica com um ligante capando uma face);
- prisma triangular capado (capped trigonal prismatic), etc.
Critério físico-químico prático para escolher:
- ligantes volumosos preferem posições que minimizem interações estéricas;
- ligantes pequenos e com fortes interações π (como CO) costumam ir a posições especiais (eixo) se isso melhora sobreposição e estabilidade;
- experimentalmente, pentagonal bipyramid é uma geometria comum e limpa para 7-coordenação quando há mistura de ligantes volumosos e pequenos.
Aplicando aos nossos ligantes:
- quatro
são volumosos (triétilfosfina); -
é pequeno-médio; -
e são pequenos (especialmente como ligante fortemente ligado).
Portanto uma escolha racional e estérica é colocar os ligantes volumosos nas cinco posições equatoriais da bipirâmide pentagonal (quatro trietilfosfinas + a água) e colocar os dois ligantes pequenos (e ) nas posições axiais. Assim, o arranjo minimiza repulsões entre os fósforos volumosos.
Observação científica honesta: geometricamente existem alternativas possíveis; sem dados experimentais (difração de raios X) não se pode afirmar com absoluta certeza qual é a geometria real, mas a proposta pentagonal bipyramidal com
e
axiais é a mais plausível por razões estéricas e eletrônicas.
Passo 5
Regras de nomenclatura (resumo passo a passo) e construção do nome IUPAC.
Regras-chave usadas:
- Nomes de ligantes neutros comuns:
= “ammine” (ortografia tradicional IUPAC), = “aqua”, = “carbonyl”. - Para ligantes orgânicos complexos como
usa-se o nome sistemático “triethylphosphane” (forma IUPAC) ou “trietilfosfina” em português técnico; quando há multiplicidade e o nome do ligante contém um multiplicador interno, usa-se prefixo “bis/tris/tetrakis” em vez de “tetra‑” simples — aqui usa-se “tetrakis(triethylphosphane)”. - Na ordem alfabética dos ligantes para nomear o composto, ignora-se prefixos multiplicativos (di-, tri-, tetra-), então ordena-se por “ammine”, “aqua”, “carbonyl”, “triethylphosphane” (ou “trietilfosfina”).
- O oxidação do metal aparece em algarismos romanos entre parênteses após o nome do metal, por exemplo
. - Os ânions externos
são listados como “chloride” (em inglês) ou “cloreto” (em português). Como há três cloretos, escreve-se “chloride” com multiplicador “three” em texto em inglês; em IUPAC o sal aparece como “… chloride” com o multiplicador adequado: “chloride” no plural implícito. Em português técnico costuma-se escrever “cloreto” com número: “cloreto” e indicar a estequiometria. Para manter consistência em química inorgânica formal, usarei a forma em português técnica.
Montagem do nome em português técnico (mantendo nomes IUPAC dos ligantes traduzidos):
- listar ligantes em ordem alfabética: ammina (ammine), aqua, carbonil (carbonyl), tetrakis(trietilfosfano) (ou tetrakis(triethylphosphane)).
- depois o nome do metal com oxidação: cromo(III).
- depois os contra-íons: cloreto (três).
Um nome aceitável e claro em português técnico/IUPAC seria:
ammine(aqua)(carbonyl)tetrakis(trietilfosfano)cromo(III) cloreto
ammine(aqua)(carbonyl)tetrakis(trietilfosfano)cromo(III) cloreto
Em inglês IUPAC-style (mais habitual internacionalmente):
ammine(aqua)(carbonyl)tetrakis(triethylphosphane)chromium(III) chloride
ammine(aqua)(carbonyl)tetrakis(triethylphosphane)chromium(III) chloride
Passo 6
Desenho esquemático da estrutura (pentagonal bipiramidal proposta).
Explicação do desenho: vou mostrar um esboço plano representando a bipirâmide pentagonal vista de cima/obliquamente. As duas posições axiais (topo e base) são ocupadas por
e
. As cinco posições equatoriais formam um pentágono; nelas colocamos quatro
e uma
. Fora do cátion, há três
contra-íons.
Desenho ASCII-esquemático (cada etiqueta química que contém números está em TeX conforme solicitado):
axial (top)
\(\mathrm{CO}\)
|
|
\(\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\)\(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\)
\ \ \ \ / \
\ \ / \ / \
\ \ / \ / \
\(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\) — — — \(\mathrm{Cr}\) — — — \(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\)
/ / \ / \ /
/ / \ / \ /
/ / \ \ /
\(\mathrm{H}_2\mathrm{O}\) \(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\)
|
|
axial (bottom)
\(\mathrm{NH}_3\)
Contra-íons (fora do cátion de coordenação):
,
,
Legenda curta do esboço:
- Centro:
. - Axiais:
e (dependendo da convenção poderia inverter-se, a ideia é dois axiais pequenos). - Equatoriais (pentágono): quatro
+ . - Três
externos para neutralizar a carga total.
Resposta
ammine(aqua)(carbonyl)tetrakis(trietilfosfano)cromo(III) cloreto
Estrutura esquemática (pentagonal bipyramid proposta):
axial (top)
\(\mathrm{CO}\)
|
|
\(\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\)\(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\)
\ \ \ \ / \
\ \ / \ / \
\ \ / \ / \
\(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\) — — — \(\mathrm{Cr}\) — — — \(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\)
/ / \ / \ /
/ / \ / \ /
/ / \ \ /
\(\mathrm{H}_2\mathrm{O}\) \(\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\)
|
|
axial (bottom)
\(\mathrm{NH}_3\)
Contra-íons: