- Represente as estruturas dos possíveis isômeros dos complexos abaixo:
c)
Passo 1
O enunciado pede: representar as estruturas dos possíveis isômeros do complexo
.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- A espécie complexa é
com dois contra-íons . - Os ligantes no cátion coordenado são cinco moléculas de
(neutras) e um íon . - Há também
como íons de contra-balanco fora do complexo. - A tarefa é desenhar/representar todos os isômeros possíveis (estruturais) daquela composição (ou seja: todas as formas de ligação/arranjo que geram isômeros distintos).
Passo 2
Determinar estado de oxidação e número de coordenação (passo importante para saber geometria).
- Seja
o estado de oxidação do cobalto no cátion . As cinco são neutras e o aqui é o íon nitrito/nitro com carga . Assim:
Logo o metal é
.
- Número de coordenação:
ligantes + ligante coordenação . Portanto geometria esperada: octaédrica.
Passo 3
Explicar que tipos de isomeria são relevantes aqui (a parte didática sobre o que procurar).
- Geométrica (cis/trans, fac/mer) em octaedro aparece quando há diferentes grupos que podem tomar posições não equivalentes. No caso
(cinco ligantes idênticos e um diferente ), todos os vértices da octaedro são equivalentes por rotação: colocar o ligante diferente em qualquer vértice gera estruturas superponíveis por rotação. Portanto não existe isomeria geométrica cis/trans/fac/mer neste caso — há apenas uma disposição geométrica básica com em uma posição e as cinco nas demais. - No entanto, o íon
é um ligante ambidentado: pode ligar-se ao metal através do nitrogênio ( , chamado de nitro) ou através de um oxigênio ( , chamado de nitrito). Essa possibilidade dá origem à chamada isomeria de ligação (linkage isomerism). Então devemos ter, no mínimo, os isômeros nitro e nitrito. - Além disso existe a possibilidade de isomeria de ionização: como há íons
no cristal, teoricamente pode haver um isômero em que um dos externos coordene ao metal no lugar do coordenado (ou seja, troca entre ligante interno e contra-íon). Isso gera outro isômero estrutural distinto (isomeria de ionização). Portanto devemos considerar esta possibilidade também.
Passo 4
Aula rápida sobre ligantes ambidentados e como escrever/connectar a fórmula estrutural (didática prática).
- Ligante ambidentado: é um íon ou molécula que pode coordenar através de dois (ou mais) átomos diferentes. No nosso caso,
tem dois oxigênios e um nitrogênio; pode doar um par de elétrons do nitrogênio (ligação M–N) ou de um oxigênio (ligação M–O). Essas duas formas ligadas ao metal são quimicamente diferentes e são isômeros de ligação. - Nome e conectividade:
- Nitro (N-ligado): o metal está ligado ao nitrogênio; conectividade local representativa:
. Aqui o nitrogênio está diretamente ligado ao cobalto e há duas ligações N–O no grupo . - Nitrito (O-ligado): o metal está ligado a um oxigênio; conectividade local representativa:
. Aqui um oxigênio do está coordenado ao metal.
- Nitro (N-ligado): o metal está ligado ao nitrogênio; conectividade local representativa:
- Observação sobre equivalência das duas O do
: por ressonância, as duas O são em geral equivalentes no ânion livre; coordenar pelo O1 ou O2 leva a espécies indistinguíveis em muitos casos, então não se conta isso como isômero separado.
Passo 5
Representação das estruturas (descrição geométrica octaédrica e conectividade — como desenhar na prova).
-
Para desenhar no papel uma forma simples e correta: faça um octaedro esquemático (ou apenas um centro
com seis linhas) e coloque cinco em cinco posições equivalentes e o grupo na sexta posição. O que muda entre isômeros é só qual átomo do está ligado ao . -
Escrever as fórmulas de ligação é suficiente como representação esperada em prova (às vezes pedem desenhos, às vezes só nome + conectividade). As representações relevantes são:
- Isômero nitro (N-ligado, chamado nitro):
conectividade local:. - Nome sistemático de ligação:
-nitro; pode escrever também indicando via N (para prova, escrever “Co ligado ao N do ” é suficiente).
- Isômero nitrito (O-ligado, chamado nitrito):
conectividade local:. - Nome:
-nitrito; também pode ser escrito .
-
Para cada um desses cátions a carga total continua
, então fora do cátion ficam os dois como contra-íons, ou seja a fórmula completa escrita seria:
Passo 6
Atenção à isomeria de ionização (explicação e representação).
- Isomeria de ionização: quando um ligante coordenado e um contra-íon trocam de posição entre si no estado sólido/solução, mantendo a fórmula global do composto. Aqui temos
como ligante coordenado e como contra-íon. É possível imaginar o isômero em que uma das externa ceda ligação ao metal e o vá para fora como contra-íon. Isso gera o isômero de ionização: - Representação local (nitrato coordenado por um oxigênio):
(o atua como ligante monodentado neste caso). Esse isômero tem a mesma composição total (dois e um ao todo) mas diferente conectividade entre metal e ânions.
Passo 7
Observações finais, dicas para a prova (prático e motivador).
- Em provas, se pedirem “representar os isômeros”, desenhe o octaedro esquemático e em cada desenho indique claramente qual átomo do grupo
está ligado ao metal (escreva “ligado via N” ou “ligado via O”). Isso deixa claro que você entendeu linkage isomerism. - Conte mentalmente: aqui há pelo menos dois isômeros de ligação (nitro e nitrito). Se o enunciado permitir considerar trocas com contra-íons, inclua o isômero de ionização com nitrato coordenado.
- Não se preocupe: o caso
não gera isomeria geométrica extra, então a contagem acima cobre os isômeros reais relevantes.
Resposta
Nitro (N-ligado):
Nitrito (O-ligado):
Isômero de ionização (nitrato coordenado, nitrito externo):