Escreva o nome e desenhe a estrutura dos seguintes complexos:
\left[\mathrm{Cr}\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)\left(\mathrm{NH}_{3}\right)(\mathrm{CO})\left\{\mathrm{P}\left(\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{5}\right)_{3}\right\}_{4}\right] \mathrm{Cl}_{3}

Passo 1

O enunciado pede duas coisas sobre o composto
\left[\mathrm{Cr}\left(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\right)\left(\mathrm{NH}_{3}\right)(\mathrm{CO})\left\{\mathrm{P}\left(\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{5}\right)_{3}\right\}_{4}\right]\mathrm{Cl}_{3}.
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 \left[\mathrm{Cr}(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})(\mathrm{NH}_{3})(\mathrm{CO})\{\mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3\}_4\right]^{3+} (os três \mathrm{Cl}^{-} são contra-íons).
  • Há os ligantes: \mathrm{H}_2\mathrm{O}, \mathrm{NH}_3, \mathrm{CO} e quatro \mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3 (trietilfosfina), todos escritos no enunciado.

Passo 2

Determinar o estado de oxidação do Cr.
Explicação da ideia: a carga total do complexo \left[\dots\right]\mathrm{Cl}_3 é neutra. As três \mathrm{Cl}^{-} externas indicam que o cátion de coordenação tem carga +3. Como todos os ligantes indicados ( \mathrm{H}_2\mathrm{O}, \mathrm{NH}_3, \mathrm{CO}, \mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3) são neutros, a carga do metal deve ser +3.
Cálculo simples:
\text{Seja } x \text{ o estado de oxidação do Cr.} \\\ x + 0(\text{ligantes neutros}) = +3 \quad\Rightarrow\quad x = +3.çã
Portanto o metal é \mathrm{Cr}^{3+} (cromo(III)).

Passo 3

Determinar o número de coordenação e denticidade dos ligantes.
  • Contagem dos ligantes: há 1 \mathrm{H}_2\mathrm{O} + 1 \mathrm{NH}_3 + 1 \mathrm{CO} + 4 \mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3 = 7 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 7 (coordination number =7).
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 7 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 \mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3 são volumosos (triétilfosfina);
  • \mathrm{H}_2\mathrm{O} é pequeno-médio;
  • \mathrm{NH}_3 e \mathrm{CO} são pequenos (especialmente \mathrm{CO} 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 ( \mathrm{CO} e \mathrm{NH}_3) 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 \mathrm{CO} e \mathrm{NH}_3 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: \mathrm{NH}_3 = “ammine” (ortografia tradicional IUPAC), \mathrm{H}_2\mathrm{O} = “aqua”, \mathrm{CO} = “carbonyl”.
  • Para ligantes orgânicos complexos como \mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3 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 \mathrm{chromium(III)}.
  • Os ânions externos \mathrm{Cl}^{-} 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
Em inglês IUPAC-style (mais habitual internacionalmente):
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 \mathrm{CO} e \mathrm{NH}_3. As cinco posições equatoriais formam um pentágono; nelas colocamos quatro \mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3 e uma \mathrm{H}_2\mathrm{O}. Fora do cátion, há três \mathrm{Cl}^{-} 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):
\mathrm{Cl}^{-}, \mathrm{Cl}^{-}, \mathrm{Cl}^{-}
Legenda curta do esboço:
  • Centro: \mathrm{Cr}^{3+}.
  • Axiais: \mathrm{CO} e \mathrm{NH}_3 (dependendo da convenção poderia inverter-se, a ideia é dois axiais pequenos).
  • Equatoriais (pentágono): quatro \mathrm{P}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5)_3 + \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
  • Três \mathrm{Cl}^{-} 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: \mathrm{Cl}^{-},\\ \mathrm{Cl}^{-},\\ \mathrm{Cl}^{-}

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