Quais dos seguintes complexos são quirais? Desenhe as estruturas para justificar suas respostas:
Passo 1
O enunciado pede que eu identifique se o complexo
é quirAL ou não e que desenhe/justifique a resposta.
Informações fornecidas (e óbvias a partir da fórmula):
Informações fornecidas (e óbvias a partir da fórmula):
- Complexo:
. - O ligante “dien” é a di(etilen)triamina (diethylenetriamine), uma base de Lewis tridentada que doa três pares de elétrons por três átomos de azoto (tridentado).
- Há um íon cloreto monodentado ligado ao Pt.
- Não foi dado explicitamente o número de oxidação do Pt, mas para Pt com ligandagem assim espera-se
em geometria com número de coordenação .
O que é pedido:
- Determinar se o complexo é quiral (tem imagem especular não sobreponível) ou não.
- Mostrar a estrutura (um desenho/esquematização) que justifique a conclusão.
Passo 2
O que significa “quiral” em química (lição rápida e prática pra prova).
- Uma molécula é quiral se sua imagem no espelho NÃO for sobreponível a ela mesma.
- Em termos de elementos de simetria, uma molécula é aquiral se possuir qualquer elemento de simetria impróprio: plano espelho
, centro de inversão ou um eixo de rotação-reflexão . Se o único(s) elemento(s) de simetria forem eixos de rotação próprios (incluindo identidade), a molécula pode ser quiral. - Portanto, estratégia prática numa prova: desenhar a geometria do complexo, procurar um plano de espelho
(ou inversão etc.). Se existir (ou ou ) a molécula é aquiral.
Exemplos rápidos para memorizar:
- Tetraédrico com quatro ligantes diferentes → quiral (análogo ao carbono assimétrico).
- Octaédrico com três ligantes bidentados apropriados → pode ter enantiômeros
. - Complexos quadrados-planos costumam ser aquirais, salvo casos muito especiais envolvendo substituintes volumosos em conformações bloqueadas (raros).
Passo 3
Determinar a geometria do centro metálico e como o dien se liga (passo operacional).
- Pt(II) de complexos com denticidade e número de coordenação
geralmente adota geom. quadrado-planar. Vou assumir aqui geometria quadrado-planar (isso é padrão para com três doadores N + 1 doador Cl). Escrevo isso como / coordenação para lembrar: com configuração efetiva favorece a geometria quadrado-planar. - O ligante dien é tridentado: ocupa três posições adjacentes do quadrado-planar, deixando a quarta posição para o Cl. Assim a disposição no quadrado é “3 + 1”: três sítios ocupados pelo dien, o quarto ocupado por Cl.
Passo 4
Desenho-esquemático da disposição dos doadores ao redor do Pt (vista superior, quadrado planar). Vou representar os quatro sítios ao redor do Pt como os quatro pontos cardeais; os três doadores N do dien ocupam três posições adjacentes e o Cl ocupa a posição restante. Um esquema simples (vista de cima):
(N1)
|
(N3)- Pt - (Cl)
|
(N2)
|
(N2)
Explicação do esquema:
-
são os três átomos de N do ligante dien, ligados em cadeia (N1—(CH2CH2)—N2—(CH2CH2)—N3). Eles coordenam ao Pt ocupando três vértices adjacentes do quadrado. - O
ocupa o quarto vértice (é monodentado). - Os dois anéis quelato formados (Pt—N1—C—C—N2 e Pt—N2—C—C—N3) serão aproximadamente cinco-membros cada.
Observação útil: o dien é um ligante que tem simetria praticamente “refletível” entre as duas extremidades terminais (os dois grupos —NH2 terminais são equivalentes quimicamente). O átomo de N do meio (N2) é o “centro” da sequência das três N.
Passo 5
Procurando elementos de simetria na estrutura desenhada (o teste decisivo).
- Considere um plano vertical que passa pelo átomo de Pt e pelo átomo de nitrogénio central
e também contém o ligante (ou seja, um plano que corta o desenho na linha Pt–Cl–N2). Esse plano espelho reflete o braço que contém no braço que contém . - Como os dois braços terminais do dien são idênticos (mesma sequência —CH2CH2—NH2) e estão ligados simetricamente ao nitrogénio central, a reflexão pelos dois lados do plano mapeia
↔ mantendo Pt, e no plano. - Logo existe um plano espelho
que transforma a molécula nela mesma. Pelo critério de simetria, a existência desse torna a molécula aquiral.
Para reforçar com o esquema mostrando o plano (linha vertical “|”):
(N1)
|
(N3)- Pt - (Cl) ← plano
vertical passa por Pt e pelo eixo Pt–Cl–N2
|
(N2)
|
(N2)
A reflexão troca (N1) ⇄ (N3) e deixa Pt e Cl inalterados.
Passo 6
Discussão sobre conformações e possíveis dúvidas (prevenção de pegadinhas de prova).
- Pode alguém argumentar que, por serem anéis quelatos, a conformação 3D do dien poderia dobrar fora do plano e assim eliminar o plano espelho? Sim, o ligante é flexível e em princípio diferentes conformações 3D existem. Porém:
- A conformação mais estável e a forma média do complexo deixam os dois braços terminais quimicamente equivalentes, de modo que existe uma operação de reflexão que relaciona as duas extremidades.
- Mesmo que uma conformação assimétrica momentânea ocorra (um “twist”), os movimentos internos tipicamente permitem interconversão rápida entre as conformações imagens uma da outra — isto leva a mistura racêmica se houvesse enantiômeros conformacionais, mas na prática não há um isômero estável isolável que seja quiral neste caso.
- Portanto, para fins de prova e química inorgânica básica, consideramos
aquiral (não quiral).
Passo 7
Resumo do método que você deve aplicar em prova (passo-a-passo prático, salva-vidas):
- Identificar número de coordenação e geometria provável (aqui:
, quadrado-planar, ). - Ver quantos sítios cada ligante ocupa (denticidade). Colocar no desenho os doadores ao redor do metal.
- Procurar elementos de simetria: plano espelho
, centro , eixos . Se existir ou ou a molécula é aquiral. - Se não encontrar nenhum deles, procurar se a molécula tem apenas eixos de rotação próprios
— aí pode ser quiral. - Lembre-se de que ligantes idênticos ou braços simétricos (como os dois terminais do dien) facilitam a existência de um
e tornam o complexo aquiral.
Exemplos para memorizar:
- Tetraédrico com quatro ligantes diferentes → quiral.
- Octaédrico com três ligantes bidentados apropriados (ex.: tris(ethylenediamine) metálico) → forma Δ/Λ (quiral).
- Quadrado-planar com 3+1 (tridentado + monodentado) como aqui → normalmente aquiral se o tridentado é simétrico entre os dois braços.
Resposta
O complexo
é aquiral (não é quiral).