- Represente as estruturas dos possíveis isômeros dos complexos abaixo:
b)
Passo 1
O enunciado pede: representar as estruturas (ou fórmulas estruturais/coordenação) dos possíveis isômeros do composto
.
Informações dadas (diretas do enunciado):
- Fórmula global:
. - Não há figura nem outra restrição. Deve-se listar todos os isômeros possíveis que respeitem essa fórmula.
O que vou fazer: identificar como os três íons cloreto e as seis moléculas de água podem estar distribuídos entre a esfera de coordenação do cromo (coordenação octaédrica, seis sítios) e como moléculas de água podem figurar como água de cristalização (não coordenadas). Em seguida, escrever as fórmulas e descrever a geometria (quando houver isomeria geométrica: cis/trans, fac/mer).
Passo 2
Conceitos básicos e raciocínio inicial (passo-a-passo bem didático):
-
Coordenação e geometria: o cátion
tem normalmente número de coordenação , formando um octaedro com seis ligantes (aqui ligantes possíveis: e ). -
O composto total tem
cloretos e águas no cristal. Parte dessas águas podem estar ligadas ao Cr (coordenadas) e parte podem estar fora da esfera de coordenação (águas de cristalização). Similarmente, alguns cloretos podem estar dentro da esfera (ligandos Cl–) e outros como contra-íons externos. -
Seja
o número de cloretos coordenados ao Cr ( — não pode haver mais do que 3 porque só há 3 Cl no total). Então:
- Número de águas coordenadas =
(porque a esfera tem 6 sítios). - Número de águas de cristalização = total de águas
menos as coordenadas , portanto igual a .
Isso dá uma relação simples: número de cloretos coordenados = número de águas de cristalização =.
- Para cada valor de
devemos considerar se há isomeria geométrica na esfera octaédrica:
-
: todos os seis sítios ocupados por . Nenhuma isomeria geométrica. -
: um Cl coordenado e cinco águas coordenadas — posições equivalentes, nenhuma isomeria geométrica. -
: dois Cl coordenados + quatro H2O coordenadas — aqui há dois arranjos diferentes: cis (Cl adjacentes, 90°) e trans (Cl opostos, 180°). -
: três Cl coordenados + três H2O coordenadas — aqui há dois arranjos distintos em octaedro: facial (fac) e meridional (mer).
Passo 3
Agora escrever cada isômero com sua fórmula de coordenação (usando a notação entre colchetes para a esfera de coordenação) e descrever a disposição geométrica dos ligantes:
- Caso
(nenhum Cl coordenado)
- Fórmula:
. - Significado: cátion hexaaquacrômio(III)
com três cloretos externas como contra-íons; não há água de cristalização porque todas as seis águas estão coordenadas. - Isomeria: apenas uma forma.
- Caso
(um Cl coordenado)
- Fórmula:
. - Significado: um
entrou na esfera de coordenação (ligado a Cr), restam dois cloretos como contra-íons; há molécula de água de cristalização (porque ). - Isomeria: apenas uma forma geométrica (posições equivalentes para o único Cl).
- Caso
(dois Cl coordenados) — há dois isômeros geométricos
- Fórmula geral para ambos:
. - Isômero trans:
- Notação:
. - Disposição: os dois ligantes
estão em posições opostas no octaedro (ângulo de entre eles).
- Notação:
- Isômero cis:
- Notação:
. - Disposição: os dois
ocupam posições adjacentes (ângulo de entre eles).
- Notação:
Explicação intuitiva do cis/trans: imagine o octaedro; se os dois Cl ficam em vértices opostos temos trans; se ficam lado a lado (compartilhando uma aresta do octaedro) temos cis.
- Caso
(três Cl coordenados) — há dois isômeros geométricos fac/mer
- Fórmula geral:
. - Isômero fac (facial):
- Notação:
. - Disposição: os três
ocupam os três vértices de uma face do octaedro — entre qualquer par deles o ângulo é .
- Notação:
- Isômero mer (meridional):
- Notação:
. - Disposição: os três
estão dispostos ao longo de um “meridiano” — isto é, dois deles ficam trans (opostos) e o terceiro fica cis em relação a ambos; estruturalmente diferente do fac.
- Notação:
Comentário sobre nomenclatura/prática: todas as fórmulas acima respeitam a contagem total de átomos e moléculas: por exemplo no caso
a fórmula escrita contém
dentro do colchete, um
fora (total
Cl) e
moléculas de
no total (4 coordenadas + 2 cristalinas).
Passo 4
Resumo e contagem final dos isômeros possíveis:
- Para
: 1 isômero. - Para
: 1 isômero. - Para
: 2 isômeros (cis e trans). - Para
: 2 isômeros (fac e mer).
Total de isômeros =.
Resposta
trans-
cis-
fac-
mer-