Mostre o(s) tipo(s) de isomeria e desenhe os isômeros do complexo
.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas sobre o complexo
:
- Mostrar quais são os tipos de isomeria que esse complexo apresenta.
- Desenhar (representar) os isômeros possíveis.
Informações dadas/implicadas no enunciado:
- O ligante
é a etilenodiamina, um ligante neutro e bidentado (cada se liga através de duas N). - Há duas unidades de
e duas ligações no complexo. - A carga total do complexo é
.
Passo 2
Determinar estado de oxidação e geometria (por que isso importa).
- Calcular o estado de oxidação do
. Cada é um ânion (carga ) e cada é neutro. Se a carga total do complexo é , então:
- O
normalmente forma complexos com número de coordenação 6; cada ocupa duas posições (bidentado) e cada ocupa uma posição (monodentado). Logo a esfera de coordenação tem 6 posições — geometria octaédrica. Isso determina que as possibilidades de isomeria sejam as típicas de um octaedro com dois ligantes bidentados e dois monodentados.
Passo 3
Que tipos de isomeria são possíveis em octaedros com dois ligantes bidentados idênticos
e dois monodentados idênticos
?
- Isomeria geométrica (cis/trans) — os dois
podem ficar em posições vizinhas (cis, ângulo ) ou opostas (trans, ângulo ). - Isomeria óptica (enantiosseparação) — alguns arranjos não possuem elementos de simetria que permitam sobreposição com a sua imagem no espelho, gerando pares de enantiômeros. Vamos ver qual(is) desses realmente ocorrem para este complexo.
- Não há aqui isomeria de ligação (linkage) porque
liga sempre por nitrogênios e não é ambidentado. Tampouco há isomeria de compensação (ionização) relevante no enunciado.
Conclusão parcial: geometricamente existem os isômeros cis e trans; resta verificar quais deles são quirais (ópticos).
Passo 4
Como representar a disposição dos ligantes no octaedro — convenção de posições.
- Vou numerar mentalmente as seis posições do octaedro como:
-
(topo), -
(fundo), -
(direita), -
(esquerda), -
(frente), -
(verso).
-
- Cada ligação
deve ocupar duas posições adjacentes (ângulo de ) — porque é bidentado. Uma ligação em pares de posições opostas (por exemplo e ) não é possível para um mesmo , pois são 180° apartadas.
Passo 5
Desenho e descrição do isômero trans.
- No isômero trans os dois
ocupam posições opostas; por exemplo: -
em e em (isto é, e ).
-
- As duas moléculas de
então devem preencher as quatro posições restantes em pares de adjacência. Um arranjo conveniente é: -
liga e (isto é, e ); -
liga e (isto é, e ).
-
- Esse arranjo tem um centro de inversão (
) e planos de simetria; portanto o isômero trans é achiral (não apresenta isomeria óptica). Só existe uma forma trans (sem enantiômeros).
Esquema (lista de ocupação de posições — representação “desenhada” em coordenadas):
Passo 6
Desenho e descrição do isômero cis (e sua quiralidade).
- No isômero cis os dois
ficam em posições adjacentes (por exemplo e ). - Restam então as posições
para as duas ligantes . Há dois arranjos possíveis dessas duas que são imagem um do outro no espelho — esses dois arranjos são enantiômeros (não superponíveis). - Um arranjo (chamar de enantiômero
): -
em e (adjacentes); -
liga e ; -
liga e .
-
- O arranjo imagem no espelho (enantiômero
): -
em e ; -
liga e ; -
liga e .
-
- Esses dois arranjos não têm plano de simetria nem centro de inversão; portanto o isômero cis existe como um par de enantiômeros (isomeria óptica). Em química de coordenação costuma-se nomear esse par como formas
e (análogas a hélices de sentidos opostos), mas a designação específica ( ou ) depende do sentido da “torção” dos ligantes ao redor do centro.
Esquema (ocupaçõe s, mostrando os dois enantiômeros do cis):
Passo 7
Resumo da identificação de isomeria (dicas práticas para prova)
- Para um octaedro com dois ligantes bidentados idênticos e dois monodentados idênticos (
): - Sempre procure primeiro a posição relativa dos dois
: se opostos → trans; se adjacentes → cis. - Verifique simetrias do arranjo: presença de centro de inversão ou plano de simetria → achiral; ausência → possível quiralidade → pares de enantiômeros.
- Sempre procure primeiro a posição relativa dos dois
- Aplicando isso a
: existe um isômero trans (achiral) e um isômero cis que ocorre como um par de enantiômeros (ópticos).
Resposta
Isomeria geométrica: cis e trans.
Isomeria óptica: o isômero cis existe como um par de enantiômeros (formas e
); o isômero trans é achiral (não apresenta enantiômeros).
Isomeria óptica: o isômero cis existe como um par de enantiômeros (formas