Esboce as duas geometrias que descrevem a maioria dos complexos pentacoordenados. Quais os elementos de simetria para cada um considerando todos os ligantes iguais?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para a gente desenhar as duas principais geometrias que a maioria dos complexos pentacoordenados apresenta. Além disso, precisa identificar os elementos de simetria de cada uma dessas geometrias, assumindo que todos os ligantes são iguais. Para isso, vamos usar conceitos de química de coordenação e simetria molecular.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um complexo pentacoordenado. Isso significa que o átomo central está ligado a cinco ligantes. Existem duas geometrias principais para esses complexos: a bipiramidal trigonal e a piramidal quadrada.
Passo 3
Vamos começar com a bipiramidal trigonal. Imagine dois trigônos (triângulos) sobrepostos, um acima e outro abaixo do átomo central, compartilhando uma base. Essa estrutura tem 90° e 120° entre os ligantes.
Passo 4
Agora, a piramidal quadrada. Visualize uma base quadrada com quatro ligantes nos cantos e um ligante no topo, formando uma pirâmide. Aqui, os ângulos entre os ligantes na base são de 90°, e entre a base e o ligante do topo também são de 90°.
Passo 5
Vamos falar sobre elementos de simetria. São características que permitem descrever as simetrias de uma molécula, como eixos de rotação e planos de reflexão.
Passo 6
Para a bipiramidal trigonal, os elementos de simetria incluem:
- Um eixo de rotação principal $ C_3 $ (três vezes).
- Três eixos de rotação $ C_2 $ perpendicular ao $ C_3 $.
- Vários planos de simetria $ \sigma $ que contêm o eixo $ C_3 $.
Passo 7
Já para a piramidal quadrada, os elementos de simetria são:
- Um eixo de rotação principal $ C_4 $ (quatro vezes).
- Dois eixos de rotação $ C_2 $ dentro do plano da base.
- Vários planos de simetria $ \sigma $ que incluem o eixo $ C_4 $.
Resposta
As duas principais geometrias de complexos pentacoordenados são a bipiramidal trigonal e a piramidal quadrada. A bipiramidal trigonal possui os elementos de simetria $ C_3 $, $ C_2 $ e $ \sigma $, enquanto a piramidal quadrada apresenta elementos de simetria $ C_4 $, $ C_2 $ e $ \sigma $.