Mostre os tipos de isomerismo que podem ocorrer nos complexos a seguir, informando o nome da isomeria, e desenhe estruturas dos isômeros:
\left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-}

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para o complexo \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-}:
  1. indicar os tipos de isomerismo que podem ocorrer;
  2. desenhar (ou descrever claramente) as estruturas dos isômeros possíveis.
Informações relevantes dadas e que eu vou usar (sem resolver ainda):
  • O complexo é \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-}.
  • \mathrm{ox} é o oxalato, isto é, \mathrm{C_2O_4^{2-}}, normalmente representado como \mathrm{ox^{2-}}.
  • Cada \mathrm{ox} liga-se por dois átomos de oxigênio ao metal (i.e., é um ligante bidentado).

Passo 2

Entendendo o ligante \mathrm{ox} (oxalato) — o básico que precisamos para a análise:
  • Oxalato é um ligante quelante bidentado: quando um \mathrm{ox} se liga a um metal, ele utiliza duas posições do octaedro (dois átomos do oxigênio), formando um anel quelato com o metal.
  • O anel quelato formado pelo oxalato é, tipicamente, um anel de cinco membros do tipo \mathrm{M-O-C-C-O}.
  • Como cada \mathrm{ox} doa dois pares eletrônicos, três ligantes \mathrm{ox} ocupam as seis posições de coordenação de um octaedro ao redor de \mathrm{Co}.
Explicação rápida do porquê disso ser importante: com três ligantes bidentados idênticos em geometria octaédrica, a forma como esses três “braços” se enrolam ao redor do metal determina se há ou não diferentes isômeros.

Passo 3

Lista de tipos de isomeria que normalmente verificamos e se aplicam aqui (comentando cada um):
  • Isomeria de cadeia / posição / função (estrutural): não aplicável — ligantes são todos \mathrm{ox} idênticos e fixos.
  • Isomeria de ligação (linkage isomerism): não aplicável — \mathrm{ox} liga-se sempre pelas mesmas duas O; não há ambiguidade de donoração (não é um ligante ambidentado tipo NO2 onde pode ligar por N ou O).
  • Isomeria de ionização / coordenação: não aplicável aqui (precisa de contra-íon intercambiável ou de metal/ligante alternativos).
  • Isomeria geométrica (cis/trans, fac/mer): não aplicável no sentido usual, porque fac/mer precisa de três monodentados idênticos; com três bidentados idênticos no octaedro o arranjo é diferente.
  • Isomeria óptica (enantomeria): aplicável — a disposição espacial dos três ligantes bidentados pode gerar duas formas não superponíveis que são imagens especulares (enantiômeros).
Conclusão deste passo: o único tipo de isomeria relevante para \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-} é a isomeria óptica (enantomeria), que se manifesta como dois enantiômeros rotacionais designados por \Delta e \Lambda.

Passo 4

Vou explicar didaticamente por que aparece isomeria óptica (sem pular etapas):
  • Imagine o centro \mathrm{Co} com um octaedro em volta. Precisa-se preencher 6 posições por pares de átomos do mesmo \mathrm{ox}. Cada \mathrm{ox} faz uma “alça” que conecta duas posições do octaedro, formando três anéis quelato.
  • Com três alças iguais, o arranjo pode ficar em duas “torções” diferentes — pense numa hélice: pode helicoidar para a direita (mão direita) ou helicoidar para a esquerda (mão esquerda). Essas duas hélices são imagens uma da outra no espelho e não são sobreponíveis. Por isso há enantiômeros.
  • Na nomenclatura de complexos octaédricos, chama-se as duas formas de \Delta (delta) e \Lambda (lambda):
    • \Delta corresponde à hélice dextrógira (torção para a direita, sentido horário quando visto ao longo do eixo ternário).
    • \Lambda corresponde à hélice levógira (torção para a esquerda, sentido anti-horário).
Importante: ambos os isômeros têm a mesma fórmula e mesmos comprimentos de ligação; diferem só pela organização espacial (são estereoisômeros enantioméricos).

Passo 5

Como identificar e desenhar (descrever) as duas formas de modo que você possa “desenhar na prova”: vou dar uma representação esquemática simples e um truque de visualização que funciona bem em provas sem desenho 3D complexo.
  • Primeiro, rotule mentalmente os três ligantes idênticos como \mathrm{ox}_A, \mathrm{ox}_B e \mathrm{ox}_C. Cada \mathrm{ox}_i ocupa duas posições opostas por pares (não exatamente opostas 180°, mas forma três “braços” ao redor do metal). Olhe ao longo do eixo ternário (eixo que passa através do centro e é perpendicular ao plano onde ficam as três alças vistas como triângulo).
  • Vista superior (olhando ao longo do eixo C3): você verá três alças em torno do metal posicionadas em torno de um triângulo. Agora observe a sequência \mathrm{ox}_A \to \mathrm{ox}_B \to \mathrm{ox}_C ao redor do centro:
    • Se essa sequência for no sentido horário, é a isomeria \Delta.
    • Se for no sentido anti-horário, é a isomeria \Lambda.
Esquema textual (vista de cima, projeção simplificada):
  • \Delta (hélice direita): ao olhar para baixo pelo eixo C3, a ordem dos ligantes gira no sentido horário: \mathrm{ox}_A \to \mathrm{ox}_B \to \mathrm{ox}_C (horário).
  • \Lambda (hélice esquerda): ao olhar para baixo pelo eixo C3, a ordem dos ligantes gira no sentido anti-horário: \mathrm{ox}_A \to \mathrm{ox}_B \to \mathrm{ox}_C (anti-horário).
Desenho esquemático simples que você pode copiar na prova (use círculos/curvas para representar cada \mathrm{ox} formando uma “propela” ao redor de \mathrm{Co}):
  • Para \Delta: desenhe \mathrm{Co} no centro e três arcos tipo hélice que saem do centro e giram para a direita (sentido horário). Rotule os arcos \mathrm{ox}_A,\mathrm{ox}_B,\mathrm{ox}_C seguindo o sentido horário.
  • Para \Lambda: mesmo desenho, mas hélices girando para a esquerda (sentido anti-horário).
Se quiser uma notação química formal local na prova, escreva:
\Delta- \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-} e \Lambda- \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-}.
Observação extra útil para a prova: esses dois são enantiômeros — misturar uma solução racêmica (quantidades iguais) dá uma mistura opticamente inativa; separação de enantiômeros pode ser feita por resolução com um agente quirais (mas isso foge do enunciado).

Passo 6

Verificação de outras isomerias que alguns alunos confundem:
  • Não há isômeros geométricos cis/trans aqui (não há pares simples monodentados para comparar cis/ trans).
  • Não há isômeros de ligação (oxalato não muda modo de ligação).
  • Portanto reafirmo: apenas isomeria óptica (enantomeria) — duas formas \Delta e \Lambda.

Passo 7

Resumo prático e instruções do que desenhar rapidinho na prova (passo a passo curto para você copiar):
  1. Desenhe um ponto para \mathrm{Co}.
  2. Desenhe três “arcos” iguais em torno do ponto, como as pás de uma hélice.
  3. Para \Delta, faça os arcos girarem no sentido horário ao redor do centro; escreva \mathrm{ox}_A,\mathrm{ox}_B,\mathrm{ox}_C no sentido horário. Coloque o rótulo \Delta- \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-}.
  4. Para \Lambda, faça o mesmo, mas girando no sentido anti-horário; rotule como \Lambda- \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-}.
Isso é suficiente na prova: indicar o tipo de isomeria (óptica/enantomeria) e desenhar as duas hélices opostas.

Resposta

Isomeria óptica (enantomeria): \Delta- \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-} e \Lambda- \left[\mathrm{Co}(\mathrm{ox})_{3}\right]^{3-}

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