Dê a estrutura dos seguintes complexos:
Nitrato de tetramindiclorocobalto (III)

Passo 1

O que o enunciado pede: dar a estrutura do composto chamado “Nitrato de tetramindiclorocobalto (III)”.
Informações explícitas dadas no enunciado:
  • O anião presente no nome é “nitrato”.
  • O fragmento “tetramindiclorocobalto (III)” indica um complexo de cobalto com quatro unidades de um ligante “tetramino” (preciso interpretar isso corretamente) e dois cloretos, e o número de oxidação do cobalto é +3.
Observação importante (apenas listando o que o enunciado dá, sem resolver ainda): o nome está um pouco condensado; preciso interpretar “tetramindiclorocobalto (III)” como indicando quatro ligantes amina neutros (ammine, \mathrm{NH}_3) e dois cloretos coordenados ao cobalto(III), produzindo um cátion complexo que é balanceado por um nitrato como contra-íon.

Passo 2

Interpretar o nome sistematicamente (como se faz em prova):
  • “Tetramindi” corresponde a “tetraammine” em nomenclatura IUPAC em inglês/latim; em português usualmente escreve-se “tetraammine” ou “tetraamina” para indicar quatro ligantes \mathrm{NH}_3 (cada \mathrm{NH}_3 é neutro).
  • “dicloro” indica dois ligantes \mathrm{Cl}^- coordenados (cada \mathrm{Cl} como íon cloreto ligado ao metal).
  • “cobalto (III)” indica o metal cobalto com estado de oxidação +3.
  • “Nitrato de …” indica que há um íon nitrato \mathrm{NO}_3^- como contra-íon (sal do cátion complexo).
Portanto o cátion complexo esperado é \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^{?} e o sal completo terá \mathrm{NO}_3^- no exterior.

Passo 3

Determinar a carga do cátion e a fórmula do sal, mostrando contas:
  • Cada ligante \mathrm{NH}_3 é neutro: contribuição total dos quatro \mathrm{NH}_3 = 0.
  • Cada ligante \mathrm{Cl} coordenado atua como \mathrm{Cl}^-: contribuição dos dois \mathrm{Cl} = 2\times(-1) = -2.
  • Se o estado de oxidação do cobalto é +3, a soma das cargas no complexo é
\text{carga total do complexo} = (+3) + 0 + (-2) = +1.
  • Logo o cátion é \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^+ e o contra-íon nitrato é \mathrm{NO}_3^-.
A fórmula do sal é portanto
\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]\mathrm{NO}_3.

Passo 4

Determinar a geometria de coordenação e número de coordenação:
  • O cobalto com seis ligantes (4 \mathrm{NH}_3 + 2 \mathrm{Cl}) tem número de coordenação igual a 6.
  • Para número de coordenação 6 o arranjo mais comum é octaédrico.
  • Assim o íon complexo \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^+ é octaédrico.

Passo 5

Explicar a possibilidade de isomeria geométrica (o que devo desenhar/indicar na prova):
  • Em um complexo octaédrico com fórmula geral \mathrm{MA}_4\mathrm{B}_2 (quatro ligantes do tipo A iguais e dois ligantes do tipo B iguais) existem dois isômeros geométricos:
    • trans: os dois B (aqui os \mathrm{Cl}) ocupam posições opostas (180º) no octaedro;
    • cis: os dois B ocupam posições adjacentes (90º entre si).
  • Portanto, para \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^+ existem dois isômeros geométricos: cis e trans. Na prova, deve-se desenhar o octaedro mostrando as posições relativas dos dois \mathrm{Cl}.
Descrição verbal simples para desenhar:
  • Trans: coloque \mathrm{Cl} em cima e em baixo do octaedro (e as quatro \mathrm{NH}_3 nos quatro sítios do equador).
  • Cis: coloque as duas \mathrm{Cl} vizinhas numa face ou em posições que formem 90º entre si; as quatro \mathrm{NH}_3 ocupam os outros quatro sítios.

Passo 6

Estado eletrônico, contagem de elétrons d e propriedades magnéticas (como justificar numa prova):
  • Cobalto(III) tem configuração eletrônica do metal isolado \mathrm{d}^6 (porque \mathrm{Co} neutro é \mathrm{d}^7 e ao perder três elétrons fica \mathrm{d}^6).
  • Em um campo octaédrico forte (e complexos de \mathrm{Co}^{3+} tendem a ser de campo relativamente forte), o arranjo é normalmente low-spin para \mathrm{d}^6, isto é, todos os seis elétrons ocupam os orbitais de menor energia ( t_{2g}^6 e_g^0).
  • Resultado: não há elétrons desemparelhados, logo o complexo é diamagnético (momento magnético nulo).
  • Conclusão prática para prova: espere que \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^+ seja \mathrm{d}^6, low-spin e diamagnético.

Passo 7

Sobre o nitrato: coordenado ou contra-íon?
  • Pelo nome dado (“Nitrato de …”), o nitrato aparece como contra-íon do sal. Logo é apropriado considerar \mathrm{NO}_3^- como íon exterior ao complexo (não ligado ao cobalto).
  • Observação: nitrato pode, em outros compostos, atuar como ligante (coordenação via oxigênio) mas o nome aqui indica função de sal (o complexo catiônico + nitrato aniónico).

Passo 8

Resumo de como responder numa prova (o que escrever como “estrutura”):
  • Escrever a fórmula do sal: \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]\mathrm{NO}_3.
  • Desenhar o cátion octaédrico \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^+ mostrando que existem as duas disposições possíveis dos \mathrm{Cl}: cis e trans.
  • Indicar carga do cátion +1, estado do metal \mathrm{Co}^{3+}, configuração eletrônica \mathrm{d}^6 e propriedade magnética: diamagnético (low-spin).

Resposta

Fórmula do sal: \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]\mathrm{NO}_3
Cátion: \left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^+, geometria octaédrica (número de coordenação 6), com dois isômeros geométricos possíveis: cis e trans.
Estado de oxidação do Co: \mathrm{Co}^{3+}; configuração eletrônica \mathrm{d}^6, normalmente low-spin e diamagnético.

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