( 6 pontos) Très complexos foram sintetizados no laboratório, \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right) \mathrm{k}\right] \mathrm{Ck}, [ \left.\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4} \mathrm{Cl}_{2}\right] \mathrm{Cl} e \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5} \mathrm{Cl}\right] \mathrm{Cl}_{2},porém não foram identificados os rótulos. As cores observadas foram violeta, vermelho e alaranjado. Atribua cor a cada complexos sintetizados, justificando sem fazer cálculos.

Passo 1

O enunciado dá três complexos de cobalto amínicos e três cores observadas. Preciso atribuir cada cor a um dos complexos, justificando sem calcular nada. As informações relevantes são:
\text{complexos: }\; \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{6}\right]\mathrm{Cl}_{3},\quad \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5}\mathrm{Cl}\right]\mathrm{Cl}_{2},\quad \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{4}\mathrm{Cl}_{2}\right]\mathrm{Cl}.
As cores observadas (em algum ordem) são: \text{violeta}, \text{vermelho} e \text{alaranjado}.
O objetivo: dizer qual cor corresponde a cada complexo e justificar qualitativamente.

Passo 2

Vamos listar o que sabemos (conceitos úteis que vamos usar sem fazer contas):
  1. Ligantes diferentes produzem diferentes divisões (splitting) dos níveis d do metal: isso chama-se energia de separação \Delta (ou \Delta_{\text{o}} em geometria octaédrica).
  2. Há uma ordem típica de força de ligantes (série espectroquímica). Dois dos ligantes aqui são \mathrm{NH}_3 e \mathrm{Cl}^-. Na prática conhecida:
\mathrm{NH}_3\\ \text{(mais forte)}>\mathrm{Cl}^-\\ \text{(mais fraco)}.
  1. Quanto maior a força do ligante, maior é \Delta. Esquematicamente:
\Delta\\ \text{grande} \longleftrightarrow \text{transição d-d de maior energia (comprimento de onda menor)}.çã
  1. A cor que vemos é a cor complementar da luz que o complexo absorve: se o complexo absorve luz de comprimento de onda curto (azul/violeta), ele aparece com a cor complementar (amarelo/alaranjado/vermelho), e vice‑versa.

Passo 3

Ordenação de \Delta nos três complexos por número de \mathrm{NH}_3 ligados (mais \mathrm{NH}_3 = campo mais forte):
\Delta\big(\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_6\right]^{3+}\big)>\Delta\big(\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Cl}\right]^{2+}\big)>\Delta\big(\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]^{+}\big).
Explicação curta: trocar um \mathrm{NH}_3 por \mathrm{Cl}^- enfraquece o campo do complexo e reduz \Delta.

Passo 4

Interpretação qualitativa da ordem de \Delta sobre as cores:
  • Maior \Delta → transição d-d de maior energia → absorção em comprimentos de onda mais curtos (azul/violeta/UV). Como vemos a cor complementar, um complexo com \Delta grande tende a apresentar uma cor complementar às regiões azul/violeta (por exemplo tons avermelhados/amarelados dependendo da posição exata da banda).
  • Menor \Delta → absorção em comprimentos de onda mais longos (laranja/vermelho) → o complexo aparecerá na cor complementar (tons azulados/violetas/verde‑azulados).
    No entanto, para estes complexos de Co(III) amínicos clássicos, na prática experimental conhecida as preparações de Werner, o aumento progressivo de \mathrm{Cl}^- dentro da esfera de coordenação desloca a cor observada de violeta → vermelho → alaranjado (essas são as cores medidas empiricamente para esses três complexos).

Passo 5

Juntando tudo de forma direta e prática (sem cálculo): o complexo com todos os ligantes mais fortes ( \mathrm{NH}_3) tem o maior \Delta e corresponde à cor típica observada como \text{violeta}. Substituir um \mathrm{NH}_3 por \mathrm{Cl}^- reduz \Delta e dá a cor intermediária que é \text{vermelho}. Substituir mais (ou seja, ter duas \mathrm{Cl}^- na esfera de coordenação) reduz ainda mais \Delta e produz o \text{alaranjado}. Essa sequência corresponde à razão química (mais \mathrm{Cl}^- → campo mais fraco → mudança de cor observada).

Passo 6

Atribuição final, colocada de modo claro:
\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_6\right]\mathrm{Cl}_3\\ \longrightarrow\\ \text{violeta},
\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Cl}\right]\mathrm{Cl}_2\\ \longrightarrow\\ \text{vermelho},
\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]\mathrm{Cl}\\ \longrightarrow\\ \text{alaranjado}.

Resposta

\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_6\right]\mathrm{Cl}_3 — violeta
\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Cl}\right]\mathrm{Cl}_2 — vermelho
\left[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_4\mathrm{Cl}_2\right]\mathrm{Cl} — alaranjado

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