Mostre os tipos de isomerismo que podem ocorrer nos complexos a seguir, informando o nome da isomeria, e desenhe estruturas dos isômeros:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o complexo
:
- indicar os tipos de isomerismo que podem ocorrer;
- desenhar (ou descrever claramente) as estruturas dos isômeros possíveis.
Informações relevantes dadas e que eu vou usar (sem resolver ainda):
- O complexo é
. -
é o oxalato, isto é, , normalmente representado como . - Cada
liga-se por dois átomos de oxigênio ao metal (i.e., é um ligante bidentado).
Passo 2
Entendendo o ligante
(oxalato) — o básico que precisamos para a análise:
- Oxalato é um ligante quelante bidentado: quando um
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
. - Como cada
doa dois pares eletrônicos, três ligantes ocupam as seis posições de coordenação de um octaedro ao redor de .
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
idênticos e fixos. - Isomeria de ligação (linkage isomerism): não aplicável —
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
é a isomeria óptica (enantomeria), que se manifesta como dois enantiômeros rotacionais designados por
e
.
Passo 4
Vou explicar didaticamente por que aparece isomeria óptica (sem pular etapas):
- Imagine o centro
com um octaedro em volta. Precisa-se preencher 6 posições por pares de átomos do mesmo . Cada 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) e (lambda): -
corresponde à hélice dextrógira (torção para a direita, sentido horário quando visto ao longo do eixo ternário). -
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
, e . Cada 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
ao redor do centro: - Se essa sequência for no sentido horário, é a isomeria
. - Se for no sentido anti-horário, é a isomeria
.
- Se essa sequência for no sentido horário, é a isomeria
Esquema textual (vista de cima, projeção simplificada):
-
(hélice direita): ao olhar para baixo pelo eixo C3, a ordem dos ligantes gira no sentido horário: (horário). -
(hélice esquerda): ao olhar para baixo pelo eixo C3, a ordem dos ligantes gira no sentido anti-horário: (anti-horário).
Desenho esquemático simples que você pode copiar na prova (use círculos/curvas para representar cada
formando uma “propela” ao redor de
):
- Para
: desenhe no centro e três arcos tipo hélice que saem do centro e giram para a direita (sentido horário). Rotule os arcos seguindo o sentido horário. - Para
: mesmo desenho, mas hélices girando para a esquerda (sentido anti-horário).
Se quiser uma notação química formal local na prova, escreva:
-
e
-
.
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
e .
Passo 7
Resumo prático e instruções do que desenhar rapidinho na prova (passo a passo curto para você copiar):
- Desenhe um ponto para
. - Desenhe três “arcos” iguais em torno do ponto, como as pás de uma hélice.
- Para
, faça os arcos girarem no sentido horário ao redor do centro; escreva no sentido horário. Coloque o rótulo - . - Para
, faça o mesmo, mas girando no sentido anti-horário; rotule como - .
Isso é suficiente na prova: indicar o tipo de isomeria (óptica/enantomeria) e desenhar as duas hélices opostas.
Resposta
Isomeria óptica (enantomeria):
-
e
-