a) Esboce as duas geometrias que descrevem a maioria dos complexos tetracoordenados. Quais os elementos de simetria para cada um considerando todos os ligantes iguais?
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão sobre química de complexos tetracoordenados. A gente precisa identificar e descrever as duas geometrias mais comuns que esses complexos apresentam e também listar os elementos de simetria para cada uma delas, considerando que todos os ligantes são iguais.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que são complexos tetracoordenados. Esses são complexos químicos onde o átomo central está ligado a quatro ligantes. As duas geometrias mais comuns para esses complexos são a tetraédrica e a quadrado planar.
Passo 3
Geometria Tetraédrica: Imagine um tetraedro, que é uma figura com quatro faces triangulares. No centro desse tetraedro está o átomo central, e os quatro vértices representam os ligantes. Essa disposição minimiza a repulsão entre os pares de elétrons, tornando a estrutura bastante estável.
Geometria Quadrado Planar: Nesse caso, os quatro ligantes estão dispostos nos quatro cantos de um quadrado, todos no mesmo plano, com o átomo central no meio. Essa geometria é comum em complexos onde o átomo central tem uma alta densidade eletrônica, que favorece uma disposição planar.
Passo 4
Agora, vamos falar sobre os elementos de simetria para cada geometria, assumindo que todos os ligantes são iguais.
Para a Geometria Tetraédrica:
- E (identidade): Toda a figura coincide com ela mesma.
- C₃ (eixos de rotação triaxial): Existem 4 desses eixos, passando por cada vértice e o centro da face oposta.
- C₂ (eixos de rotação diaxial): Há 3 desses, passando pelos centros das faces opostas.
- σ_d (planos de simetria diangulares): São 6 planos que contêm dois ligantes e o átomo central.
- S₄ (eixos de rotação-reflexão): Combinação de rotação de 90° seguida de reflexão.
Para a Geometria Quadrado Planar:
- E (identidade).
- C₄ (eixo de rotação de 90°): Passa pelo centro do quadrado.
- C₂ (eixo de rotação de 180°): Há dois desses, um passando pelos pares de ligantes opostos.
- σ_h (plano de simetria horizontal): Plano que coincide com o plano dos ligantes.
- σ_v (planos de simetria verticais): Dois planos que passam pelo eixo C₄ e dividem o quadrado em duas metades iguais.
- S₄ (eixos de rotação-reflexão): Combinação de rotação de 90° seguida de reflexão no plano horizontal.
Resposta
As duas geometrias mais comuns em complexos tetracoordenados são a tetraédrica e a quadrado planar.
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Tetraédrica possui elementos de simetria: E, 4 C₃, 3 C₂, 6 σ_d e 6 S₄.
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Quadrado Planar possui elementos de simetria: E, C₄, 2 C₂, σ_h, 2 σ_v e S₄.