Quais dos seguintes complexos: [\mathrm{Cr}(\mathrm{edta})]^{-},\left[\mathrm{Ru}(\text { bipy })_{3}\right]^{2+} \mathrm{e}[\mathrm{PtCl}(\text { dien })]^{+}são quirais?

Passo 1

O enunciado pede: identificar quais dos complexos abaixo são quirais (ou seja, possuem enantiômeros não sobreponíveis):
  • [\mathrm{Cr}(\mathrm{edta})]^{-}
  • \left[\mathrm{Ru}(\text{bipy})_{3}\right]^{2+}
  • [\mathrm{PtCl}(\text{dien})]^{+}
Informações relevantes fornecidas (lista direta dos complexos; não há números nem imagens adicionais).

Passo 2

O que significa “quiral” — um mini-aula rápida e prática.
  • Dizemos que uma espécie é quirAL quando sua imagem no espelho não é sobreponível com a própria molécula; em termos de simetria, uma molécula é quiral se e somente se ela NÃO possui nenhum elemento de simetria de reflexão ( \sigma) nem nenhum eixo de rotação-reflexão impróprio ( S_n). Em linguagem simples: se houver um plano de simetria ou um centro de inversão ou um eixo S_n, a molécula é aquiral.
  • Em química de coordenação (complexos metálicos), a quiralidade costuma aparecer quando um arranjo de ligantes forma uma hélice (duas formas: mão direita \Delta e mão esquerda \Lambda) ou quando os ligantes criam um ambiente assimétrico sem planos ou centros de simetria.
  • Exemplos concretos que ajudam a fixar:
    • \left[\mathrm{Co}(\text{en})_{3}\right]^{3+} (onde \text{en}= etilenodiamina, um ligante bidentado) é clássico: três ligantes bidentados formam uma estrutura tipo “hélice” e existem dois enantiômeros \Delta e \Lambda. Logo, é quiral.
    • Um complexo quadrado-planar com substituintes iguais na mesma disposição costuma ter um plano de simetria e ser aquiral (mas há exceções quando as ligações e ligantes criam assimetria rígida).

Passo 3

Análise de \left[\mathrm{Ru}(\text{bipy})_{3}\right]^{2+}.
  • Primeiro identificar geometria e denticidade dos ligantes:
    • \text{bipy} (2,2’-bipiridina) é um ligante bidentado; três dessas ligam ao Ru formando um octaedro com três pares de doadores bidentados.
  • Por que isso gera quiralidade:
    • Três ligantes bidentados idênticos ao redor de um centro octaédrico podem enrolar formando uma hélice (estrutura propeller-like). Há duas formas helicoidais não sobreponíveis: \Delta (mão direita) e \Lambda (mão esquerda).
    • Não existe um plano de simetria que transforme uma hélice direita na esquerda, nem um centro de inversão; portanto não há elementos de simetria que tornem a estrutura sobreponível com sua imagem.
  • Conclusão para este item: \left[\mathrm{Ru}(\text{bipy})_{3}\right]^{2+} é quiral (existem isômeros ópticos \Delta e \Lambda). Este é um exemplo clássico de complexos quirais na prova — memorize!

Passo 4

Análise de [\mathrm{Cr}(\mathrm{edta})]^{-}.
  • Identificar o ligante e a geometria:
    • \mathrm{edta}^{4-} (EDTA, etilenodiamino-tetracetato) é um ligante hexadentado (fornece 2 nitrogênios e 4 oxigênios carboxilato), e o complexo resultante é tipicamente octaédrico ao redor do metal \mathrm{Cr}.
  • Intuição geométrica:
    • Mesmo que \mathrm{edta} seja uma única molécula (não três ligantes iguais), a forma como ela “abraça” o metal pode formar uma envoltura helicoidal — a cadeia do edta pode enrolar-se em torno do metal de duas maneiras possíveis, que são imagens uma da outra no espelho mas não sobreponíveis.
  • Comentário sobre simetria:
    • Apesar de o ligante edta ser, por si só, uma molécula “achiral” quando livre, a coordenação hexadentada pode eliminar planos de simetria ou centros de inversão no complexo formado; assim surgem dois enantiômeros \Delta e \Lambda.
  • Observação prática (útil na prova): muitos complexos [\mathrm{M}(\mathrm{edta})]^{n-} (M = metal de coordenação octaédrica, especialmente em estados que favoreçam geometria octaédrica rígida) são cristalizados como pares enantioméricos; a quiralidade decorre do “enrolamento” do edta.
  • Conclusão para este item: [\mathrm{Cr}(\mathrm{edta})]^{-} é quiral (existe envoltório helicoidal que gera enantiômeros \Delta e \Lambda).

Passo 5

Análise de [\mathrm{PtCl}(\text{dien})]^{+}.
  • Identificar geometria e denticidade:
    • \text{dien}= dietilenotriamina é um ligante tridentado (três nitrogênios). Platina no estado \mathrm{Pt}^{II} costuma formar geometria quadrado-planar (coordenação 4).
    • Assim, no complexo [\mathrm{PtCl}(\text{dien})]^{+} temos um arranjo quadrado-planar em que \text{dien} ocupa três posições adjacentes e \mathrm{Cl}^{-} ocupa a quarta.
  • Verificação de simetria e motivo de aquiralidade:
    • Numa configuração quadrado-planar com um ligante tridentado e um monodentado, existe tipicamente um plano de simetria que contém o átomo de Pt e que passa por parte da cadeia do ligante e pelo átomo de Cl. Esse plano reflete a estrutura sobre si mesma; portanto a imagem no espelho é sobreponível com a molécula original.
    • Outra maneira de ver: a coordenação tridentada de \text{dien} numa superfície plana normalmente deixa uma configuração que tem pelo menos um elemento de reflexão \sigma (ou um eixo C_2 perpendicular ao plano que, combinado com a reflexão, caracteriza aquiralidade). Em termos práticos de prova: complexos quadrado-planares raramente são quirais a não ser em arranjos muito específicos (por exemplo, ligantes todos diferentes em posições que removem planos de simetria).
  • Conclusão para este item: [\mathrm{PtCl}(\text{dien})]^{+} é aquiral (possui plano de simetria — não há enantiômeros).

Passo 6

Resumo final do raciocínio (um chequinho motivador): dois dos três complexos formam envoltórios/helices ao redor do metal (três ligantes bidentados em \left[\mathrm{Ru}(\text{bipy})_{3}\right]^{2+} e o ligante hexadentado em [\mathrm{Cr}(\mathrm{edta})]^{-}), gerando enantiômeros \Delta/\Lambda; o complexo quadrado-planar com ligante tridentado mais um monodentado mantém um plano de simetria, então é aquiral. Respira — esses tipos de identificação aparecem muito em prova: olhar denticidade + geometria + presença/ausência de planos de simetria é a receita.

Resposta

[\mathrm{Cr}(\mathrm{edta})]^{-}: quiral
\left[\mathrm{Ru}(\text{bipy})_{3}\right]^{2+}: quiral
[\mathrm{PtCl}(\text{dien})]^{+}: aquiral

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