Dê a estrutura dos seguintes complexos:
Perclorato de tetramin-níquel(II)

Passo 1

Vou deixar bem explícito o que o enunciado nos dá e o que ele pede.
  • Enunciado: “Perclorato de tetramin-níquel(II)”.
  • O que é pedido: a estrutura do complexo correspondente.
  • Informações relevantes extraídas do nome:
    • Metal: Ni (níquel).
    • Estado de oxidação indicado: +2 (o “(II)”).
    • Ligante: “tetramin” significa quatro ligantes amina/ammine, ou seja quatro NH_3 coordinados ao níquel.
    • Contra-íon: “perclorato” significa o ânion ClO_4^-, que aparece como contra-íon(es) na sal.
  • Assim, esperamos um cátion complexo com quatro NH_3 e contra-íons ClO_4^- para neutralizar a carga.

Passo 2

Determinar a fórmula iônica/espécie do complexo usando a conservação de cargas.
  • Cada NH_3 é um ligante neutro (carga zero).
  • Cada ClO_4^- tem carga -1.
  • Se escrevermos a fórmula geral do sal como [Ni(NH_3)_4](ClO_4)_x, a carga total deve ser zero. Seja x o número de percloratos.
  • A soma das cargas: carga do cátion ( q) + x\cdot(-1)=0.
  • O enunciado já indica níquel no estado +2, então q=+2. Logo x=2.
Em forma de conta (colocada de forma clara):
q + x\cdot(-1)=0,\qquad q=+2 \Rightarrow 2 - x = 0 \Rightarrow x=2.

Passo 3

Escrever a fórmula do cátion e do sal completo.
  • O cátion complexo é [Ni(NH_3)_4]^{2+}.
  • O sal completo é [Ni(NH_3)_4](ClO_4)_2.
Vou colocar isso explicitamente em notação química:
\text{cátion: }[Ni(NH_3)_4]^{2+}á
\text{sal: }[Ni(NH_3)_4](ClO_4)_2

Passo 4

Verificar se o perclorato coordena ou só é contra-íon (isso afeta a “estrutura”).
  • ClO_4^- é tipicamente um ânion fracamente coordenante (muito estabilizado por ressonância, volumoso e com baixa capacidade de doação ao metal).
  • Em sais nominais como este, ClO_4^- costuma agir como contra-íon iônico, não como ligante coordenado ao níquel.
  • Portanto a unidade coordenada ao níquel é apenas NH_3; os ClO_4^- ficam como contra-íons no retículo/cristal ou solvatação.

Passo 5

Determinar o número de elétrons d e as geometrias possíveis para coordenação 4 (fundamento passo a passo).
  • Primeiro, calcular os elétrons d de Ni^{2+}.
    • Níquel neutro tem configuração [Ar]\,3d^{8}4s^{2}.
    • Ao formar Ni^{2+} removem-se os elétrons 4s primeiro, ficando Ni^{2+}:[Ar]\,3d^{8}.
    • Logo o metal tem 8 elétrons d: d^8.
  • Para coordenação 4 há duas geometrias comuns:
    1. Tetraédrica (coordenação 4, ângulos de aproximadamente 109{,}5^\circ).
    2. Quadrado planar (coordenação 4, ângulos de 90^\circ e 180^\circ).
  • A escolha entre tetraédrica e quadrado planar depende de:
    • força do campo do ligante (teoria de campo cristalino / teoria de campo de ligantes): ligantes fortes favorecem emparelhamento e geometrias que produzem grandes separações (como quadrado planar em d^8); ligantes fracos favorecem geometria tetraédrica (estado de alta multiplicidade).
    • natureza do metal e energia de emparelhamento. Para metais de segunda e terceira linha (Pd(II), Pt(II)), quadrado planar é muito comum para d^8. Para Ni(II) (primeira linha) com ligantes de campo moderado/ fraco, tetraédrica é frequentemente observada.

Passo 6

Aplicar isso ao caso específico: ligante NH_3 e Ni^{2+}(d^8).
  • NH_3 é um ligante de campo moderado (não é tão forte quanto CN^- ou CO).
  • Para Ni^{2+} com ligantes do tipo amina, a tendência experimental é formar complexos 4-coordenados tetraédricos (paramagnéticos) quando existem apenas quatro ligantes neutros do tipo NH_3.
  • Se o complexo fosse quadrado planar, esperaríamos comportamento diamagnético (todos os elétrons emparelhados) — isso é mais comum com ligantes fortemente ligantes e/ou metais “mais pesados” do grupo d^8.
  • Portanto, o arranjo mais razoável e compatível com química conhecida é tetraédrico.

Passo 7

Propriedades magnéticas e verificação rápida (para utilização na prova).
  • Para d^8 em geometria tetraédrica (estado de alta spin) há 2 elétrons desemparelhados.
  • O momento magnético spin-only é dado pela fórmula:
\mu_{s.o.}=\sqrt{n(n+2)}\\ \text{(em Bohr magneton)},
onde n é o número de elétrons desemparelhados.
  • Com n=2:
\mu_{s.o.}=\sqrt{2(2+2)}=\sqrt{8}\approx 2{,}83\\ \mu_B.
  • Se na prova for pedido confirmar por magnetismo: um valor experimental próximo a 2{,}8\\ \mu_B apoia geometria tetraédrica; um valor ~0 apoia quadrado planar.

Passo 8

Descrição final da estrutura (como desenhar mentalmente ou na prova).
  • O cátion [Ni(NH_3)_4]^{2+}: níquel no centro coordenado por quatro NH_3, ocupando os vértices de um tetraedro ao redor do Ni.
  • Os dois ClO_4^- são contra-íons não coordenados (na vizinhança iônica/cristalina), portanto a representação usual é:
[Ni(NH_3)_4](ClO_4)_2
com o fragmento [Ni(NH_3)_4]^{2+} tendo geometria tetraédrica.

Resposta

[Ni(NH_3)_4](ClO_4)_2 com o cátion [Ni(NH_3)_4]^{2+} em geometria tetraédrica (níquel d^8, paramagnético, \approx2 elétrons desemparelhados, \mu_{s.o.}\approx2{,}83\\ \mu_B).

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