Considere a reação de substituição do [Fe(OH2)6]^2+(aq) para formar o [Fe(bipy)n(OH2)(3-n]^2+(aq), com log Kf 1=4,2, log Kf 2=3,7 e log Kf 3=9,3. Responda:
c) Determine os elementos de simetria para o composto de partida e o final.

Passo 1

Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma reação de substituição envolvendo o íon complexo [Fe(OH2)6]^2+ que forma [Fe(bipy)n(OH2)(3-n)]^2+. A parte © da questão pede para determinar os elementos de simetria tanto para o composto de partida quanto para o composto final. Para resolver isso, precisamos entender os conceitos de geometria molecular e elementos de simetria na química de coordenação.

Passo 2

Primeiro, vamos analisar o composto de partida: [Fe(OH2)6]^2+. Este é um complexo de coordenação com seis moléculas de água ligadas ao íon ferro (Fe). Normalmente, quando um metal de transição está coordenado com seis ligantes, a geometria resultante é octaédrica.

Passo 3

Agora, vamos identificar os elementos de simetria de um octaedro. Um octaedro possui:
  • Eixo de rotação C4: quatro de seus eixos de rotação passam pelos centros das faces opostas.
  • Eixo de rotação C3: três de seus eixos de rotação passam pelos vértices opostos.
  • Plano de reflexão sigmad: seis planos que contêm dois ligantes opostos e cortam o centro.
  • Plano de reflexão sigmah: um plano que corta o octaedro horizontalmente.
Portanto, o íon [Fe(OH2)6]^2+ possui alta simetria, com múltiplos elementos de simetria.

Passo 4

Agora, vamos considerar o composto final: [Fe(bipy)n(OH2)(3-n)]^2+. A bipiridina (bipy) é um ligante bidentado, o que significa que cada molécula de bipy se liga ao metal através de dois átomos de nitrogênio, formando uma estrutura mais complexa.
Dependendo do valor de n (n=1,2,3), a geometria e os elementos de simetria podem variar:
  • Para n=1: Há uma molécula de bipy e duas moléculas de água. A complexidade aumenta, reduzindo os elementos de simetria.
  • Para n=2: Duas moléculas de bipy e uma molécula de água. A simetria continua diminuindo.
  • Para n=3: Três moléculas de bipy substituem todas as moléculas de água, possivelmente resultando em uma estrutura plexa mais estável com menos elementos de simetria.

Passo 5

Especificamente, ao substituir moléculas de água por bipy, a simetria do complexo diminui porque a bipy introduz assimetrias devido à sua estrutura bidentada e orientação fixa no espaço. Isso significa que os elementos de simetria como eixos de rotação e planos de reflexão presentes no complexo octaédrico inicial podem ser reduzidos ou mesmo eliminados no complexo final.

Resposta

Elementos de simetria:
  • Composto de partida ( [Fe(OH2)6]^2+): Possui alta simetria octaédrica, incluindo múltiplos eixos de rotação ( C4, C3) e planos de reflexão ( sigmad, sigmah).
  • Composto final ( [Fe(bipy)n(OH2)(3-n)]^2+): Apresenta menor simetria devido à presença dos ligantes bipy, que reduzem os elementos de simetria presentes no complexo octaédrico inicial.

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