Dê a estrutura dos seguintes complexos:
Cloreto de Tris(etilenodiamino)cobalto(III)

Passo 1

O enunciado pede a estrutura do complexo “Cloreto de Tris(etilenodiamino)cobalto(III)”. Informações claras que temos (diretamente do nome):
  • O metal central é o cobalto com número de oxidação +3 (indicado por (III)).
  • O ligante é etilenodiamina, abreviado como en.
  • Há o prefixo “tris”, ou seja, três ligantes en.
  • A palavra “cloreto” indica que o composto isolado é um sal contendo íons \mathrm{Cl^-} como contra-íons.

Passo 2

Interpretando a nomenclatura formalmente:
  • “Tris(etilenodiamino)cobalto(III)” significa que o cátion complexo é [Co(en)_3]^{n+} com três ligantes en.
  • Cada en é neutro (não carrega carga), logo a carga total do cátion será igual ao número de cloretos necessários para neutralizar o sal.
  • Como há “cloreto” no nome sem outro indicativo, a fórmula do sal costuma ser [Co(en)_3]Cl_3. Vou usar isso como hipótese e confirmar logo em seguida.

Passo 3

O que é o ligante etilenodiamina ( en) e como ele se liga:
  • A molécula en tem fórmula estrutural H_2N-CH_2-CH_2-NH_2.
  • Cada en possui duas nitrogênios doadores de elétrons (os dois -NH_2), portanto é um ligante bidentado (denticidade 2).
  • Quando um ligante bidentado coordena a um metal, ele forma um “anel quelato” com o metal (um anel fechado metal–átomo–átomo–…); para en esse anel tem 5 membros (Co–N–C–C–N).
  • Conclusão: cada en ocupa duas posições de coordenação no octaedro do metal.

Passo 4

Coordenação e geometria:
  • Três ligantes en, cada um bidentado, ocupam 3\times2=6 sítios de coordenação ao redor do cobalto.
  • Sendo 6 o número de coordenação mais comum para esses casos, a geometria esperada é octaédrica.
  • Portanto o íon complexo é um octaedro onde as seis posições são ligadas aos seis átomos de nitrogênio vindos dos três en.

Passo 5

Escrevendo a fórmula do complexo e do sal:
  • Íon complexo: [Co(en)_3]^{3+}.
  • Contra-íons: três \mathrm{Cl^-}.
  • Fórmula do sal neutro: [Co(en)_3]Cl_3.
  • Observação prática: escrevendo a unidade iônica completa, normalmente representa-se o cátion de coordenação entre colchetes seguido dos cloretos: [Co(en)_3]Cl_3.

Passo 6

Cálculo do estado de oxidação (passo a passo simples, para provar que é coerente):
  • Cada ligante en é neutro, então não contribui para a carga do cátion.
  • Os três cloretos totais têm carga -3 (cada \mathrm{Cl^-} é -1).
  • Para que o sal seja neutro, a carga do cátion deve ser +3.
  • Logo o cobalto no complexo tem estado de oxidação +3, coerente com a nomenclatura (III).

Passo 7

Propriedades eletrônicas e magnéticas (por que isso importa em prova):
  • Número atômico do Co é 27. Estado \mathrm{Co}^{3+} significa remover três elétrons: configuração eletrônica do íon \mathrm{Co}^{3+} é d^6.
  • en é um ligante de campo relativamente forte (ligante neutro, doador por nitrogênio); em complexo octaédrico com \mathrm{Co}^{3+} normalmente provoca separação \Delta_o grande suficiente para emparelhar elétrons.
  • Consequência: configuração t_{2g}^6e_g^0 (baixo spin), portanto o complexo é diamagnético (sem elétrons desemparelhados).
  • Em prova, basta lembrar: \mathrm{Co}^{3+} em [Co(en)_3]^{3+} costuma ser d^6 baixo spin → diamagnético.

Passo 8

Quiralidade e isomeria (aspecto muito cobrado):
  • Três ligantes bidentados iguais dispostos octaedricamente numa arranjo tris-quelato dão origem a duas formas não superponíveis, enantiômeras, chamadas de \Delta (delta) e \Lambda (lambda).
  • Essas formas são imagens especulares uma da outra e não podem ser sobrepostas por rotações (são óticamente ativas na forma isolada).
  • Não existem isômeros geométricos cis/trans diferentes aqui porque todos os ligantes são equivalentes e cada um ocupa dois vértices formando o padrão tris-quelato; a diversidade principal é essa quiralidade \Delta/\Lambda.
  • Exemplos comparáveis: [Co(en)_3]^{3+} é um clássico exemplo de complexo octaédrico quirais por serem tris-bidentados.

Passo 9

Como desenhar rapidamente na prova (passo a passo prático):
  1. Desenhe um octaedro esquemático (duas pirâmides quadradas coladas) ou um hexágono estereográfico.
  2. Marque seis vértices ao redor do Co central.
  3. Coloque três ligantes en, cada um conectando um par de vértices adjacentes — isso forma três anéis de 5 membros ao redor do Co.
  4. Indique cada en por uma linha curva ligando dois NV (ou escreva en nas duas ligações ao Co para cada ligante).
  5. Fora dos colchetes escreva três \mathrm{Cl^-} para indicar os contra-íons.
  6. Se quiser indicar quiralidade, desenhe a disposição em sentido horário (para \Delta) ou anti-horário (para \Lambda) ao olhar na direção de um eixo triagonal.

Passo 10

Resumo final com características essenciais (úteis para resposta curta em prova):
  • Fórmula do sal: [Co(en)_3]Cl_3.
  • Íon complexo: [Co(en)_3]^{3+}, octaédrico, coordenação 6, três ligantes en bidentados formando três anéis de 5 membros.
  • Estado de oxidação: Co está em +3 e complexos de Co(III) /en são normalmente d^6 baixo spin → diamagnético.
  • Isomeria: existe par de enantiômeros \Delta e \Lambda.

Resposta

[Co(en)_3]Cl_3 — cátion complexo [Co(en)_3]^{3+} octaédrico com três ligantes bidentados en (três anéis de 5 membros), três \mathrm{Cl^-} como contra-íons; Co no estado +3; existe como enantiômeros \Delta e \Lambda; composto tipicamente d^6 baixo spin (diamagnético).

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