Indique qual íon complexo possui isomeria geométrica:
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
Passo 1
O enunciado pede: indicar qual(is) dos íons complexos listados possuem isomeria geométrica. Os complexos dados são:
- (i)
- (ii)
- (iii)
- (iv)
Informações relevantes extraídas do enunciado (contagem de ligantes e carga total):
- Para (i): ligantes = quatro
(neutros) e duas ; carga do íon complexo = . - Para (ii): ligantes = três
(neutros) e um ; carga do complexo = neutra. - Para (iii): ligantes = seis
(neutros); carga do íon complexo = . - Para (iv): ligantes = cinco
(ligantes carbono) e um (ligante ligado pelo nitrogênio); carga do íon complexo = .
A pergunta concreta a responder: dentre esses complexos, quais apresentam isomeria geométrica (por exemplo cis/trans etc.)?
Passo 2
Conceitos essenciais (explicados passo a passo, sem pular etapas).
- O que é isomeria geométrica em complexos de coordenação? É quando existe mais de uma forma de arranjar ligantes no espaço mantendo-se a mesma fórmula e mesmos ligantes, e essas formas não são relacionadas por rotações simples da molécula (são isômeros espaciais). Exemplos comuns: isomeria cis/trans em octaedros e em quadrado-planar.
- Geometrias relevantes e quando esperar isomeria geométrica:
- Coordenação 6 → geometria típica: octaédrica. Em octaedros, arranjos como
(quatro ligantes A idênticos e dois B idênticos) podem dar isômeros cis (os dois B adjacentes) e trans (os dois B opostos). Também e outros arranjos podem dar isomeria geométrica. - Coordenação 4 → geometria possível: tetraédrica ou quadrado-planar. Em tetraedro, posições são todas equivalentes por rotação, então muitos padrões com monodentados idênticos não geram isômeria geométrica (por exemplo
não gera isômeros geométricos). Em quadrado-planar há isomeria geométrica para certas fórmulas, por exemplo pode ter cis e trans; porém não tem isomeria geométrica porque mover para qualquer canto é equivalente por rotação. - Caso especial: ligantes ambidentados (ex.:
que pode ligar por C ou por N) dão isomeria de ligação (linkage isomerism), que é diferente de isomeria geométrica espacial.
- Coordenação 6 → geometria típica: octaédrica. Em octaedros, arranjos como
- Como identificar rapidamente: conte o número total de ligantes (coordenação), veja se há pelo menos dois ligantes do mesmo tipo de maneira que possam ocupar posições opostas ou adjacentes em um octaedro/quadrado-planar; se existir um arranjo cis e um trans não equivalentes por rotação, então há isomeria geométrica.
Passo 3
Aplicando os conceitos a cada complexo, com justificativas detalhadas.
(i)
.
- Contagem de ligantes:
moléculas de (neutras) + → coordenação . - Geometria esperada: octaédrica (coordenação 6 normalmente → octaedro).
- Tipo de arranjo: fórmula do tipo
(A = , B = ). - Em um octaedro, os dois ligantes
podem ocupar posições opostas (trans) ou posições adjacentes (cis). Essas duas disposições não são equivalentes por rotação no octaedro, logo existem dois isômeros geométricos: cis e trans. - Conclusão provisória para (i): apresenta isomeria geométrica (sim).
(ii)
.
- Contagem de ligantes:
(neutros) + → coordenação . - Geometria possível: tetraédrica ou quadrado-planar (dependendo do metal/estado). Seja qual for a geometria, a situação é do tipo
(três A iguais e um B diferente). - Em tetraedro: todas as posições são equivalentes por rotação; mover
a qualquer vértice é equivalente — não gera isomeria geométrica. - Em quadrado-planar: também não há distinção entre colocar
em qualquer um dos quatro vértices porque rotações de tornam as posições equivalentes; portanto não tem isômeros geométricos no quadrado-planar. - Conclusão para (ii): não apresenta isomeria geométrica.
(Observação didática: por vezes há dúvidas por causa de Pt usualmente formar complexos quadrado-planares quando em estado de oxidação adequado; mas aqui o fator importante é o arranjo
— independente de tetraédrico ou quadrado-planar, não há isomeria geométrica para esse tipo.)
(iii)
.
- Contagem:
, coordenação . - Todos os seis ligantes são idênticos. Não há como rearranjá-los para obter isômeros geométricos distintos — o octaedro com seis ligantes iguais é totalmente simétrico.
- Conclusão para (iii): não apresenta isomeria geométrica.
(iv)
.
- Contagem:
ligantes ligados por e ligado por (a fórmula já diferencia de ); coordenação . - Geometria: octaédrica (coordenação 6).
- Tipo: é um caso
(cinco A idênticos e um B diferente). - Em um octaedro com somente um ligante distinto (
), todas as seis posições são equivalentes por rotação; não há duas disposições não-equivalentes espacialmente. Logo, não há isomeria geométrica do tipo cis/trans. - Observação importante (didática): esse complexo pode apresentar isomeria de ligação (linkage isomerism) porque
é ambidentado — pode ligar por C ou por N —, mas isso é uma categoria diferente de isomeria (não é “isomeria geométrica”). A fórmula do enunciado já indica que existe uma unidade ligada por N ( ), então a questão de geometricidade espacial continua negativa. - Conclusão para (iv): não apresenta isomeria geométrica.
Passo 4
Resumo das conclusões com razões curtas e claras:
- (i)
em octaedro → existem disposições cis e trans → isomeria geométrica: sim. - (ii)
em coordenação 4 → posições equivalentes → não há isomeria geométrica. - (iii) todos ligantes idênticos → não há isomeria geométrica.
- (iv)
em octaedro → posição única para (todas equivalentes) → não há isomeria geométrica (embora possa haver isomeria de ligação).
Resposta
(i)