Questão 8) Quais dos complexos são quirais? Vale lembrar que se um complexo tem um plano de espelhamento ou centro de inversão, ele não pode ser quiral.
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Passo 1
O enunciado pergunta se o complexo
é quiral.
Informações dadas (explicitamente): o complexo considerado é .
Pergunta a responder: “Quais dos complexos são quirais?” — aqui há só um complexo listado, então preciso decidir se é quiral (ópticamente ativo, sem planos de simetria nem centro de inversão) ou não.
Informações dadas (explicitamente): o complexo considerado é
Pergunta a responder: “Quais dos complexos são quirais?” — aqui há só um complexo listado, então preciso decidir se
Passo 2
O que significa “quiral” no contexto de complexos de coordenação (aula curta e direta).
- Um objeto (ou complexo) é quiral se a sua imagem no espelho não é sobreponível a ele mesmo. Em química de coordenação, isso costuma significar que não existe nenhum elemento de simetria impropriamente orientador que faça a operação espelho transformar o complexo em si.
- Elementos de simetria que automaticamente impedem quiralidade: um plano de espelhamento
, um centro de inversão , ou qualquer eixo de rotação-impropria . Se qualquer um desses existir no complexo, ele é aquiral (não quiral). - Exemplos rápidos para fixar a ideia:
é quiral (tem isômeros e ) porque não há plano de espelho nem centro de inversão que sobreponha a imagem ao original; já um octaedro perfeitamente trans-simétrico com um plano que corta ao meio será aquiral.
Passo 3
Identificar a geometria de
.
- O íon
em complexos com ligantes hexadentatos como o costuma coordenar em geometria octaédrica (seis átomos doadores ao redor do metal). - O ligante edta (ácido etilenodiamino tetra-acético) é hexadentato: fornece 2 átomos N (do grupo etilenodiamina) e 4 átomos O (das quatro carboxilatos), totalizando 6 átomos doadores que ocupam as seis posições do octaedro ao redor do Cr. Logo, estamos tratando de um complexo octaédrico com um único ligante que “envolve” o metal.
Passo 4
Como o edta se liga e qual é a consequência geométrica (explicação passo a passo).
- Imagine as seis posições coordenativas do octaedro rotuladas como pares trans: (1 trans 4), (2 trans 5), (3 trans 6). O edta, por ser um único ligante de cadeia flexível, geralmente ocupa todas essas posições de modo que os dois N fiquem aproximadamente trans entre si (opostos) e as quatro O também formem dois pares trans.
- A cadeia do edta tem uma simetria interna: é constituída por duas metades ligadas pelo grupo etileno
entre os dois N. Quando o edta se fecha em volta do metal em uma conformação típica, essa cadeia pode ser disposta de maneira que exista um plano que contenha o metal e bisseta a cadeia etileno, mapeando uma metade da cadeia na outra metade.
Passo 5
Identificar explicitamente o(s) elemento(s) de simetria que tornam o complexo aquiral.
- Há um plano de espelhamento
que passa pelo centro do metal e que contém o eixo que liga os dois N (o eixo N–Cr–N). Esse plano troca uma das metades da cadeia edta pela outra metade: cada oxigênio carboxilato e seu parceiro do outro lado são mapeados um no outro. Em outras palavras, todos os seis átomos doadores são pareados por reflexão no plano; as posições dos doadores são imagens umas das outras pelo . - Como existe esse plano de espelhamento
, o complexo não pode ser quiral. (Lembre que a presença de qualquer plano implica aquiralidade.)
Passo 6
Resposta alternativa e comparação pedagógica (por que isso difere de um complexo realmente quiral).
- Em complexos como
, o metal é cercado por três ligantes bidentados equivalentes dispostos em forma de “hélice” que não pode ser refletida em um plano para coincidir com a original — daí surgem os enantiômeros e . - No caso do edta, a presença de uma única cadeia hexadentada com a simetria de reflexão descrita impede a formação de uma hélice quiral permanente; a reflexão retorna o complexo sobre si mesmo. Mesmo que o ligante seja flexível, a conformação mais estável costuma ser aquela com o plano de simetria, então não há atividade óptica.
Passo 7
Resumo final do raciocínio (recapitulando de maneira prática para usar na prova).
- Passo prático para aplicar na prova: identificar número de doadores e geometria (aqui: 6 → octaedro); verificar se existe plano de espelho
que troque metades equivalentes do ligante (aqui: plano contendo N–Cr–N e bissetando a cadeia do edta); se esse plano existe, concluir aquiralidade. - Aplicando isso a
chega-se diretamente à conclusão: existe um plano de espelho que mapeia a metade esquerda do ligante na metade direita → aquiral.
Resposta
Não;
é aquiral.