Dê a estrutura dos seguintes complexos:
Diaquodicianocobre(II)

Passo 1

O enunciado pede: “Dê a estrutura do seguinte complexo: Diaquodicianocobre(II)”.
Informações que o nome nos dá (literalmente, sem supor nada além do nome):
  • O metal é cobre no estado de oxidação +2, ou seja \mathrm{Cu^{2+}}.
  • Existem dois ligantes do tipo “aquo” (duas moléculas de água): isto é \mathrm{H_2O}, neutrais.
  • Existem dois ligantes “ciano” (dois \mathrm{CN^-}), cada um com carga -1.
  • O nome sugere que todos os ligantes estão coordenados ao mesmo centro metálico (complexo mononuclear).
Pergunta implícita a responder: qual é a fórmula do complexo, qual o número de coordenação e qual a geometria / arranjo razoável dos ligantes ao redor do cobre(II)?

Passo 2

Vamos escrever a fórmula química do complexo a partir do nome. “Diaquo” = 2 vezes \mathrm{H_2O}. “Dicyano” = 2 vezes \mathrm{CN^-}. Metal \mathrm{Cu^{2+}}. Portanto a fórmula do complexo neutro fica
\mathrm{[Cu(H_2O)_2(CN)_2]}.
Verificação da carga total: \mathrm{Cu^{2+}} +2; dois \mathrm{CN^-} dão -2; duas \mathrm{H_2O} são neutras. Soma total +2-2+0=0. Logo o complexo é neutro, condizente com a fórmula acima.

Passo 3

Número de coordenação (quantos ligantes “contam” para a coordenação do metal):
  • Cada \mathrm{CN^-} coordena através do átomo de carbono (ligante monodentado), contando como 1 sítio cada.
  • Cada \mathrm{H_2O} coordena através do oxigênio, também monodentado.
    Portanto o número de coordenação é
\text{coordinação} = 2\\ (\mathrm{CN^-}) + 2\\ (\mathrm{H_2O}) = 4.çã

Passo 4

Quais geometrias são possíveis para um complexo com coordenação 4 e como escolher entre elas?
Para coordenação \,4 as geometrias possíveis usuais são:
  • tetraédrica,
  • quadrado-planar.
O fator determinante é principalmente a configuração eletrônica do metal e a força dos ligantes (campo cristalino) — e, no caso de \mathrm{Cu^{2+}}, a configuração eletrônica do íon é
\mathrm{Cu^{2+}: \\ [Ar]\;3d^9},
ou seja, um elétron desapareceu do 4s e sobra um arranjo d^9.
Dica didática curta sobre por que isso importa: íons d^9 sofrem efeito de Jahn–Teller quando tentam ficar em geometrias octaédricas, o que causa alongamento/tortuosidade; para quatro coordenações, a escolha entre tetraédrica e quadrado-planar depende de quanto o campo gerado pelos ligantes separa os níveis d e qual arranjo dá maior estabilização. Ligantes de campo relativamente forte (como \mathrm{CN^-}) tendem a favorecer geometrias com maior divisão de níveis (frequentemente quadrado-planar em alguns casos), enquanto ligantes fracos favorecem tetraédrica. Aqui temos mistura: \mathrm{CN^-} (forte) e \mathrm{H_2O} (fraco), mas o ciano é um ligante fortemente estabilizante.

Passo 5

Aplicando isso ao nosso caso concreto: \mathrm{[Cu(H_2O)_2(CN)_2]}
  • Coordenação 4 já decidida.
  • \mathrm{Cu^{2+}} é d^9 e tende a favorecer arranjos que aliviem a instabilidade eletrônica (Jahn–Teller) e que permitam boa sobreposição com ligantes fortes como \mathrm{CN^-}.
  • Portanto a geometria mais plausível e geralmente atribuída para esse tipo de complexo é a geometria quadrado-planar (ou um quadrado-planar levemente distorcido). Complexos tetraédricos de \mathrm{Cu^{2+}} ocorrem, mas são menos comuns quando há ligantes fortes presentes como \mathrm{CN^-}.

Passo 6

Arranjo dos ligantes no quadrado-planar e isomeria:
  • Com dois ligantes do tipo A ( \mathrm{CN^-}) e dois do tipo B ( \mathrm{H_2O}), num quadrado-planar existem dois isômeros geométricos: cis (os dois \mathrm{CN^-} adjacentes) e trans (os dois \mathrm{CN^-} opostos).
  • Qual é mais provável? Em muitos complexos onde ligantes aniónicos são relativamente fortemente repelentes entre si, o arranjo trans (os \mathrm{CN^-} em posições opostas) tende a ser favorecido porque separa as cargas negativas ao máximo e minimiza repulsões. Além disso, arranjo trans permite melhor estabilização eletrônica quando ligantes fortes ficam opostos.
  • Então a fórmula completa com descrição estrutural mais provável é: um centro \mathrm{Cu} em quadrado-planar com os dois \mathrm{CN^-} em posições trans e as duas \mathrm{H_2O} em trans também (ou seja, \mathrm{CN^-} opostos e \mathrm{H_2O} opostas).

Passo 7

Resumo didático e observações práticas para prova:
  • Para montar a estrutura na prova: escreva a fórmula \mathrm{[Cu(H_2O)_2(CN)_2]}. Indique coordenação 4. Desenhe um quadrado, coloque \mathrm{Cu} no centro; nos vértices, coloque (por exemplo) \mathrm{CN^-} em cima e embaixo (posições trans) e \mathrm{H_2O} à esquerda e à direita (posições trans). Marque que o complexo é neutro. Se pedirem justificativa, mencione \mathrm{Cu^{2+}} com configuração d^9 e a presença de ligante forte \mathrm{CN^-} favorecendo geometria quadrado-planar e a preferência eletrostática pelo isômero trans.

Resposta

\mathrm{[Cu(H_2O)_2(CN)_2]}: coordenação 4; geometria quadrado-planar (preferencialmente quadrado-planar distorcido), com os dois \mathrm{CN^-} em posições trans aos pares (isômero trans mais provável).

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