Dê a estrutura dos seguintes complexos:
Triamintricarbonilpaladio(IV)

Passo 1

O enunciado pede: “Dê a estrutura do complexo Triamintricarbonilpaladio(IV)”. Informações relevantes que o enunciado fornece (ou que precisamos assumir para poder desenhar a estrutura):
  • Há um metal central: paládio com estado de oxidação +4 (indicado por “(IV)”).
  • Existem três ligantes do tipo “amino” e três ligantes carbonil (três CO).
  • A denominação é sucinta e ambígua: “amino” pode, em química de coordenação, significar ligante amido/aminato (anion, −NH2) ou pode ter sido usada no sentido coloquial para “ammine” (NH3, ligante neutro).
  • Vou assumir aqui a interpretação mais comum em nomes de complexos neutros/mononucleares: “triamino” = três ligantes ammine, isto é, três moléculas de \mathrm{NH}_3 (ligantes neutros). Se a intenção fosse três grupos aniónicos \mathrm{NH}_2^-, a carga e a contagem eletrônica mudariam — mas o enunciado não deu contra-íon nem essa especificação, então trabalharei com \mathrm{NH}_3.
  • Logo, os ligantes são três \mathrm{NH}_3 (neutros, doadores de 2 elétrons cada) e três \mathrm{CO} (neutros, doadores de 2 elétrons cada, com capacidade de aceitar elétrons por back-bonding).

Passo 2

Determinar número de coordenação e geometria esperada.
  • Há 6 ligantes monodentados no total (3 \mathrm{NH}_3 + 3 \mathrm{CO}).
  • Um metal com 6 ligantes monodentados normalmente forma um octaedro. Portanto a geometria esperada é octaédrica (coordenação 6).
  • Em complexos octaédricos com três ligantes iguais e três outros iguais, existem dois arranjos estereoquímicos típicos: facial (fac) e meridional (mer). Vou detalhar esses isômeros nos passos seguintes.

Passo 3

Contagem eletrônica (aula prática de contagem eletrônica — passo a passo):
  • Primeira ideia: determinar os elétrons d do metal. Paládio em estado de oxidação +4 tem configuração de elétrons d igual a \mathrm{d}^6. Escrevo isso como \mathrm{d}^6. (Regra prática: Pd(0) é \mathrm{d}^{10}, retirando 4 elétrons fica \mathrm{d}^6.)
  • Cada ligante neutro monodentado (tanto \mathrm{NH}_3 quanto \mathrm{CO}) doa 2 elétrons ao metal (par de elétrons de ligação sigma). Há 6 ligantes, logo contribuição dos ligantes = 6\times 2 = 12 elétrons.
  • Contagem total de elétrons disponíveis no centro de coordenação = elétrons d do metal + elétrons doadores dos ligantes: \mathrm{d}^6 + 12\\ \text{elétrons} \Rightarrow 6 + 12 = 18\\ \text{elétrons}.ééEscrevendo em notação química: o complexo satisfaz a regra dos \mathrm{18\,e^-}.
  • Consequência prática: um complexo octaédrico \mathrm{d}^6 com 18 elétrons é geralmente estável e, por ser \mathrm{d}^6 em campo cristalino octaédrico forte (CO é forte), será tendencialmente de baixo spin — portanto diamagnético (sem elétrons desemparelhados).

Passo 4

Qual é a fórmula do complexo (carga, contagem e necessidade de contra-íons)?
  • Os ligantes usados ( \mathrm{NH}_3 e \mathrm{CO}) são neutros, logo a carga do complexo é a mesma que a carga formal do metal: +4.
  • Assim o cátion de coordenação é \left[\mathrm{Pd}(\mathrm{NH}_3)_3(\mathrm{CO})_3\right]^{4+}. Em um composto isolado haveria contra-íons (por exemplo 4\,\mathrm{Cl}^- ou outros ânions) para balancear a carga, mas o enunciado não menciona quais contraiões; portanto a unidade coordenada é o cátion acima.

Passo 5

Isomerismo fac/mer — explicar e descrever como ficam os ligantes no octaedro (aula visual em palavras).
  • Em um octaedro numericamente rotulado, pense nas seis posições como 3 eixos perpendiculares ou como 8 faces; mas mais simples: posições opostas são trans; as três ligantes iguais podem ocupar:
    • isômero facial (fac): as três ligantes idênticas ocupam três vértices que formam uma face triangular do octaedro — isto significa que cada par dentre as três é cis (ou seja, todas estão mutuamente cis, nenhum par está trans). No nosso caso, “fac” de \mathrm{CO} significa que as três CO são todas cis entre si e as três \mathrm{NH}_3 igualmente cis entre si.
    • isômero meridional (mer): as três ligantes idênticas ficam numa “linha” que atravessa o metal (meridiano) de modo que duas delas ficam trans entre si e a terceira é cis a ambas. Em termos práticos: há um par trans de ligantes iguais e um ligante igual perpendicular a esse par.
  • Portanto, para \left[\mathrm{Pd}(\mathrm{NH}_3)_3(\mathrm{CO})_3\right]^{4+} existem dois isômeros principais: fac- \left[\mathrm{Pd}(\mathrm{NH}_3)_3(\mathrm{CO})_3\right]^{4+} e mer- \left[\mathrm{Pd}(\mathrm{NH}_3)_3(\mathrm{CO})_3\right]^{4+}.
  • Simetria e propriedades: o fac é de simetria mais alta (tipicamente \mathrm{C}_{3v}), o mer tem simetria menor ( \mathrm{C}_{2v}). Isso pode ser distinguido experimentalmente por espectroscopia (por exemplo, IR de CO e espectros NMR) porque os ambientes dos ligantes são diferentes.

Passo 6

Características eletrônicas e de ligação (pequena aula prática sobre CO e \mathrm{NH}_3 como ligantes):
  • \mathrm{CO} é um ligante pí-aceptor forte: doa por ligação sigma através do carbono e aceita densidade eletrônica do metal por back-bonding (do orbitais d do metal para orbitais π* do CO). Em um metal em alto estado de oxidação (como Pd(IV)) há menos densidade eletrônica nos orbitais d para back-bonding, logo as ligações M–CO tenderão a ter menos back-bonding do que em estados de oxidação mais baixos; isso normalmente aumenta a frequência de stretching \nu(\mathrm{CO}) no infravermelho.
  • \mathrm{NH}_3 é um ligante σ-doador neutro fraco-moderado — influencia menos a estabilização por back-bonding.
  • Como já vimos, contagem eletrônica dá \mathrm{18\,e^-} e \mathrm{d}^6 — assim o complexo é esperado como octaédrico, baixo-spin e diamagnético.

Passo 7

Descrição final “pedagógica” da estrutura (como desenhar mentalmente/na prova):
  • Desenhe um octaedro com o átomo de Pd no centro. Coloque três posições ocupadas por \mathrm{CO} e três por \mathrm{NH}_3. Explique no rascunho que existem duas formas possíveis:
    • fac: as três \mathrm{CO} formam uma face triangular (todas cis entre si); as três \mathrm{NH}_3 ocupam a face oposta ou as demais posições.
    • mer: duas das \mathrm{CO} ficam trans entre si e a terceira \mathrm{CO} fica cis a essas duas; analogamente para as \mathrm{NH}_3.
  • Indique a fórmula do cátion: \left[\mathrm{Pd}(\mathrm{NH}_3)_3(\mathrm{CO})_3\right]^{4+}. Lembre-se de que, para isolar o composto real, serão necessários contra-íons (por exemplo, 4Cl^-), que não aparecem na fórmula de coordenação.

Resposta

Octaédrico \left[\mathrm{Pd}(\mathrm{NH}_3)_3(\mathrm{CO})_3\right]^{4+}, que admite os isômeros fac e mer.

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