Questão 3) Indique quais os tipos de isomerismo são possíveis para os complexos com as seguintes fórmulas moleculares:
Passo 1
O enunciado pede: indicar quais os tipos de isomerismo possíveis para o complexo com fórmula
.\n
Informações dadas no enunciado:
(um centro metálico
, três ligantes
idênticos, e um ligante
; carga global
).\n
Nenhuma figura adicional foi fornecida.
Informações dadas no enunciado:
Nenhuma figura adicional foi fornecida.
Passo 2
Entender a geometria provável do complexo (sem resolver ainda): complexes de platina com quatro ligantes em volta do metal costumam ser 4-coordenados. Vou explicar por que isso importa.\n
Conceito importante (aula rápida): muitos complexos de são 4-coordenados e adotam geometria quadrada plana. Geometria quadrada plana significa que os quatro ligantes ocupam os vértices de um quadrado no mesmo plano. Isso determina que tipos de isomerismo geométrico e óptico são possíveis: a disposição dos ligantes num quadrado pode gerar (ou não) isômeros cis/trans e pode, em alguns casos, gerar quiralidade (isomerismo óptico). Aqui temos 3 ligantes iguais (
) + 1 diferente (
), então a análise será feita para essa combinação num quadrado.
Conceito importante (aula rápida): muitos complexos de
Passo 3
Analisando isomerismo geométrico (cis/trans) para um quadrado com três ligantes idênticos e um diferente.\n
Imagine as quatro posições do quadrado numeradas em ordem. Coloca-se o ligante diferente (
) em
. As posições
ficam ocupadas por
. Rotacionando o quadrado em torno do centro, qualquer posição onde se coloque
é equivalente às outras — não existe uma disposição em que
tenha um vizinho distinto que a outra não tenha; em outras palavras, não há uma alternativa “cis” versus “trans” quando há três ligantes idênticos e só um diferente.\n
Conclusão didática: para na geometria quadrada plana, não há isomerismo geométrico cis/trans distinto — existe apenas uma disposição topologicamente distinta dos ligantes.
Imagine as quatro posições do quadrado numeradas
Conclusão didática: para
Passo 4
Analisando isomerismo óptico (quiralidade).\n
Conceito importante (aula rápida): um complexo é quiral (tem isômeros ópticos) se sua imagem especular não for sobreponível à molécula original — isso exige ausência de plano de simetria ou centro de inversão. Um complexo quadrado plano é, por definição, planar e possui um plano que contém todos os átomos dos ligantes (pelo menos um plano de simetria), salvo situações muito especiais com ligantes assimétricos criando atropoisomeria (não o caso simples aqui).\n
No nosso caso, com três ligantes idênticos e um
, a molécula é achiral: existe um plano de simetria que reflete a estrutura sobre si mesma. Portanto, não há isomerismo óptico.
Conceito importante (aula rápida): um complexo é quiral (tem isômeros ópticos) se sua imagem especular não for sobreponível à molécula original — isso exige ausência de plano de simetria ou centro de inversão. Um complexo quadrado plano é, por definição, planar e possui um plano que contém todos os átomos dos ligantes (pelo menos um plano de simetria), salvo situações muito especiais com ligantes assimétricos criando atropoisomeria (não o caso simples aqui).\n
No nosso caso, com três ligantes
Passo 5
Analisando isomerismo de ligação (linkage isomerism) — aqui vem a parte principal.\n
Conceito importante (aula rápida): certos ligantes são ambidentados: eles podem ligar ao metal através de átomos diferentes. O ânion tiocianato pode ser representado por e é ambidentado: pode coordenar pelo enxofre (
-ligado, chamado tiocianato) ou pelo nitrogênio (
-ligado, chamado isotiocianato). Esses dois modos de ligação geram isômeros estruturais diferentes chamados isômeros de ligação.\n
Aplicando ao complexo: a fórmula dada não especifica se
está ligada por S ou por N. Portanto existem, pelo menos, dois isômeros distintos em relação ao modo de ligação do ligante ambidentado:
(tiocianato ligado por S) e
(isotiocianato ligado por N).\n
Esses são isômeros de ligação (linkage isomers) e são estruturalmente diferentes (diferente átomo do ligante ligado ao metal), podendo apresentar propriedades físicas/ópticas diferentes.
Conceito importante (aula rápida): certos ligantes são ambidentados: eles podem ligar ao metal através de átomos diferentes. O ânion tiocianato pode ser representado por
Aplicando ao complexo: a fórmula dada
Esses são isômeros de ligação (linkage isomers) e são estruturalmente diferentes (diferente átomo do ligante ligado ao metal), podendo apresentar propriedades físicas/ópticas diferentes.
Passo 6
Verificação de outros tipos de isomerismo normalmente listados e por que não se aplicam aqui:\n
- Isomerismo ionização: exige que haja troca entre ligantes e contra-íons levando a diferentes espécies iônicas; não aplicável com a informação dada (nenhum contra-íon ou troca indicada).\n
- Isomerismo de coordenação (coordination isomerism): envolve complexos contendo dois metais distintos em uma mesma fórmula (ou pares de catiões/anións complexos); não é o caso (apenas um metal
).\n - Isomerismo conformacional relevante para a prova: com ligantes monodentados móveis em quadrado plano não gera isômeros isoláveis relevantes além dos tratados. Concluímos que o único isomerismo estrutural relevante é o de ligação.
Passo 7
Resumo pedagógico final (repita para fixar): a geometria esperada é quadrada plana; com três ligantes iguais e um diferente não há isomerismo geométrico nem óptico; o ligante
é ambidentado, então o único tipo de isomerismo possível aqui é o isomerismo de ligação (
-ligado versus
-ligado).
Resposta
Isomerismo de ligação (linkage isomerism):
-ligado (
ligado por S) e
-ligado (
ligado por N).\n
Não há isomerismo geométrico (cis/trans) nem isomerismo óptico para .
Não há isomerismo geométrico (cis/trans) nem isomerismo óptico para