Questão 3) Indique quais os tipos de isomerismo são possíveis para os complexos com as seguintes fórmulas moleculares:
\mathrm{CoBr}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{5} \mathrm{SO}_{4}

Passo 1

O enunciado dá a fórmula molecular \mathrm{CoBr}(\mathrm{NH}_{3})_{5}\mathrm{SO}_{4} e pede que eu indique quais tipos de isomerismo são possíveis para os complexos com essa composição.
Informações relevantes fornecidas:
  • Fórmula: \mathrm{CoBr}(\mathrm{NH}_{3})_{5}\mathrm{SO}_{4}.
  • Não há figura adicional.
    Pergunta clara: quais tipos de isomerismo (geométrico, óptico, ionização, ligação, etc.) são possíveis para esse composto?

Passo 2

Interpretando a fórmula como um composto iônico típico de coordenação, a escrita corresponde ao sal
[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Br}]\mathrm{SO}_4,
ou seja, o cátion coordenado é [\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Br}]^{n+} e o ânion externo é \mathrm{SO}_4^{2-}. Vou checar o estado de oxidação do cobalto para ter certeza da carga do cátion: seja x o estado de oxidação de \mathrm{Co}. Como \mathrm{NH}_3 é neutro e \mathrm{Br}^{-} tem carga -1, temos
x + 5\cdot 0 + (-1) = +2,
portanto
x - 1 = 2 \Rightarrow x = +3.
Logo o cátion é [\mathrm{Co}^{3+}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Br}]^{2+} e o sal neutro é [\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Br}]\mathrm{SO}_4. (Essa é a interpretação clássica.)

Passo 3

Vou analisar a geometria e a possibilidade de isomerismo geométrico (cis/trans etc.). O complexo tem seis sítios de coordenação: cinco ligantes \mathrm{NH}_3 idênticos e um ligante diferente \mathrm{Br}^{-}. Em um octaedro, quando apenas um ligante é diferente e os outros cinco são idênticos, todas as posições do ligante único são equivalentes por rotação do octaedro — não existem arranjos distintos que não possam ser sobrepostos por rotação. Portanto NÃO há isomeria geométrica (cis/trans) neste caso.

Passo 4

Agora a isomeria óptica (enantiomorfismo). Para um complexo octaédrico ser óptico ele precisa ser assimétrico (sem plano ou centro de simetria) — por exemplo, [\mathrm{Co}(\text{en})_3]^{3+} é um caso famoso que pode ser óptico. No nosso complexo, com cinco ligantes idênticos e um diferente, há planos de simetria ou um eixo que permite sobrepor a imagem especular: a presença de cinco \mathrm{NH}_3 iguais “equilibra” o arranjo e torna o complexo superponível à sua imagem especular. Logo NÃO há isomeria óptica.

Passo 5

Isomeria de ionização (isomeria de iões): definição rápida — são isômeros que diferem por quais espécies estão dentro da esfera de coordenação e quais são contra-íons externos. No caso em questão, uma isomeria clássica é trocar quem está coordenado com quem está fora da esfera: temos o par de isômeros
[\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Br}]\mathrm{SO}_4 \quad\longleftrightarrow\quad [\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{SO}_4]\mathrm{Br}.
No primeiro, \mathrm{Br}^{-} está ligado ao metal e \mathrm{SO}_4^{2-} é contra-íon. No segundo, uma ou mais oxigênios do \mathrm{SO}_4^{2-} atuam como ligante (monodentado nesse arranjo) e \mathrm{Br}^{-} fica como contra-íon. Para checar a coerência de cargas no segundo isômero: se \mathrm{Co} é +3 e \mathrm{SO}_4 ligado como -2, a carga do cátion coordenado é +1, que é compensada pelo \mathrm{Br}^{-}. Portanto a troca é plausível e corresponde exatamente à isomeria de ionização clássica de compostos de Werner.

Passo 6

Isomeria de ligação (linkage isomerism): isso requer ligantes ambidentados (ligantes que podem se ligar por dois átomos diferentes, por ex. \mathrm{NO_2^-} pode se ligar por N ou por O). Aqui os ligantes presentes são \mathrm{NH}_3 (liga por N), \mathrm{Br}^{-} (liga por Br) e \mathrm{SO}_4^{2-} (normalmente liga por oxigênios). \mathrm{SO}_4^{2-} não é um ligante ambidentado na prática (não existe uma alternativa comum como ligar por S neste tipo de complexo), portanto NÃO há isomeria de ligação. Também não se aplica isomeria de coordenação (que envolve troca entre dois metais) aqui.

Passo 7

Resumo didático e conclusão: a única isomeria relevante que esse conjunto pode apresentar é a isomeria de ionização (troca entre ligante interno e contra-íon). Não existem isômeros geométricos nem ópticos nem de ligação para a fórmula dada.

Resposta

Isomeria de ionização: sim — [\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{Br}]\mathrm{SO}_4 \leftrightarrow [\mathrm{Co}(\mathrm{NH}_3)_5\mathrm{SO}_4]\mathrm{Br}
Isomeria geométrica: não
Isomeria óptica: não
Isomeria de ligação: não

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