Capítulo 24 Química dos Compostos de Coordenação

1. Capítulo 24Química dos Compostos de Coordenação Luis Cláudio Maldonado 14411 Thaysa Almeida Martins 14424

2. Compostos de coordenação • Complexos metálicos são espécies que são uniões de um íon metálico central ligado a um grupo de moléculas ou íons vizinhos. • Os compostos que contêm complexos são conhecidos como compostos de coordenação. • Os ligantes são íons ou moléculas que circulam o íon metálico central, normalmente são ânions ou moléculas polares e têm no mínimo um par de elétrons de valência.

3. Teoria de Werner → Werner propôs que os íons metálicos exibem tanto valências primárias quanto secundárias. → O metal central e os ligantes unidos a ele constituem a esfera de coordenação. → A teoria de Werner explica o fato de haver duas formas distintas de arranjar os ligantes em um composto (cis e trans).

4. → Ligação metal-ligante • Um complexo metálico é uma espécie química distinta que tem propriedades físicas e químicas diferentes do íon metálico e dos ligantes a partir dos quais é formado.

5. → Cargas, número de coordenação e geometrias • A carga de um complexo é a soma das cargas do metal central e de seus ligantes circundantes. • Complexos tetracoordenados têm duas geometrias comuns – tetraédrica e quadrática plana; → tetraédrica é comum das duas, estando particularmente presente entre os metais que não são de transição; → a quadrática plana é característica de íons de metais de transição com oito elétrons d no nível de valência. • Complexos hexacoordenados têm geometria octaédrica

7. Ligantes monodentados possuem um único átomo doador e ocupam somente um sítio em uma esfera de coordenação. • Ligantes polidentados têm dois ou mais íons metálicos ocupando dois ou mais sítios de coordenação. São também conhecidos como quelantes. • Bidentado: etilenodiamina • Polidentado: EDTA

8. Efeito Quelato→ constantes de ligação são maiores para os ligantes polidentados. [Ni(H2O)6]2+(aq) + 6NH3(aq)↔ [Ni(NH3)6]2+(aq) + 6H2O(l)Kf = 1,2 x 109 [Ni(H2O)6]2+(aq) + 3en(aq) ↔ [Ni(en)3]2+(aq) + 6H2O(l)Kf = 6,8 x 1017

9. Esse efeito é importante na bioquímica e na biologia molecular. A estabilização termodinâmica adicional ajuda a estabilizar complexos metálicos quelantes biológicos, como parafinas, e pode levar a alterações de oxidações do íons metálicos, enquanto também mantém a integridade estrutural do complexo.

10. Agente quelantes como EDTA são usados em produtos de consumo, incluindo muitos alimentos como molhos de salada e sobremesas congeladas, para complexar traços de íons metálicos que catalisam as reações de decomposição. • São também usados na medicina para remover íons Hg2+, Pb2+ e Cd2+ que são prejudiciais à saúde. • São comuns na natureza: musgos e liquens eliminam agentes quelantes para capturar íons metálicos das pedras que habitam.

11. Os agentes quelantes mais importantes encontrados na natureza são os derivados da molécula de porfina • Esses complexos são chamados porfirinas. Dois dos mais importantes compostos são os grupo HEME e a clorofila. • o grupo heme está presente na mioglobina, encontrada nas células do músculo esquelético – particularmente em focas, baleia e toninhas – e também na hemoglobina, proteína que transporta oxigênio no sangue humano. • A clorofila é um componente-chave na conversão da energia solar em formas que podem ser usadas pelos organismos vivos, processo chamado fotossíntese.

12. Batalha pelo ferro nos sistemas vivos • O ferro tem baixa solubilidade em água, daí sua dificuldade de assimilação pelo organismo. • Sua suplementação, no entanto, através de pesquisas não se mostrou útil, pois a maior quantidade de ferro no organismo torna-o mais disponível para a bactéria, fazendo-a causar mais dano à célula.

13. Nomenclatura de química de coordenação 1 – nos sais dá-se o nome do ânion antes do nome do cátion seguido da palavra “de”; 2 – em um íon ou molécula complexa, os ligantes recebem os nomes antes do metal e são relacionados em ordem alfabética, independentemente da carga; 3 – os nomes dos ligantes aniônicos terminam com a letra “o”, enquanto os neutros ordinários possuem o nome das moléculas; 4 – os prefixos gregos são usados para indicar o número de cada tipo de ligante quando mais de um estiver presente; 5 – se um complexo for um ânion, seu nome termina em –ato; 6 – o número de oxidação do metal é dado entre parênteses em algarismos romanos.

14. Isomerismo O que são isômeros? São compostos que possuem a mesma composição, mas um arranjo diferente de átomos. Diferem em uma ou mais propriedades físicas ou químicas. Ex.: solubilidade, cor, velocidade de reação com algum reagente, etc.. Classificados em dois tipos: Isômeros estruturais (ligações diferentes)Estereoisômeros (mesmas ligações, diferentes arranjos espaciais)

15. Isomerismo Estrutural Classificado em dois tipos: Isomerismo de ligação: mesmo ligante, mas diferente átomo coordenado. Ex.: [Co(NH3)5NO2]2+ Isomerismo de esfera de coordenação: diferem dos ligantes diretamente ligados ao metal, em oposição a estar fora da esfera de coordenação na rede sólida. Ex.: [CrCl3(H2O)6]

16. Estereoisomerismo Classificados em dois tipos: Geométrico e Óptico Isomerismo geométrico: diferem um do outro nas posições relativas dos átomos doadores na esfera de coordenação. Ex.: [Pt(NH3)2Cl2] Obs.: Como todos os vértices de um tetraedro são adjacentes entre si, o isomerismo cis-trans não é observado em complexos tetraédricos.

17. Isomerismo Óptico: também chamados de enantiômeros, são imagens especulares que não podem ser superpostas entre si. As moléculas ou íons que não são superponíveis com suas imagens especulares são chamadas de quirais. São capazes de desviar a luz polarizada. Caso o isômero óptico provoque o giro da luz polarizada para a direita, o enantiômero é denominado dextrógiro (D,+). Caso o enantiômero provoque o giro da luz polarizada para a esquerda, o composto é denominado levógiro (L,-).

19. Cor Para que um composto tenha cor, ele deve absorver luz visível. A luz visível consiste em radiação eletromagnética com comprimentos de onda variando de aproximadamente 400 até 700 nm. A luz branca pode ser dispersada em um espectro de cores, cada uma das quais com uma faixa característica de comprimentos de onda. A energia de uma radiação magnética é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda: E = h. ƒ = h. (c/λ)

20. Um composto absorverá radiação visível quando aquela radiação possuir a energia necessária para mover um elétron de seu estado de energia mais baixo (fundamental) para um estado excitado. Assim, as energias específicas de radiação que uma substância absorve determina as cores que ela exibe.

21. Magnetismo Muitos complexos de metais de transição exibem paramagnetismo simples. Em tais compostos, os íons metálicos individuais possuem certo número de elétrons desemparelhados. É possível determinar o número de elétrons desemparelhados por íon metálico a partir do grau de paramagnetismo. Os compostos sem elétrons desemparelhados são diamagnéticos.

22. Teoria do Campo Cristalino A teoria do campo cristalino (TCC) explica com sucesso muitas propriedades dos compostos de coordenação, inclusive suas cores e magnetismo. Nesse modelo a interação entre o íon metálico e o ligante é vista como elestrostática.

23. Campo cristalino octaédrico

24. O modelo cristalino ajuda a explicar as cores observadas nos complexos de metais de transição. A diferença de energia entre os orbitais d é da mesma ordem de grandeza da energia de um fóton de luz visível. Dessa forma, é possível para um complexo de metal de transição absorver luz visível, que excita um elétron dos orbitais d de mais baixa energia para os orbitais d de mais alta energia. Essa transição que envolve a excitação de um elétron de um conjunto de orbitais d para outro é chamada de transição d-d. Série espectroquímica Cl- < F- < H2O < NH3 < en < NO2- (ligado por N) < CN-

25. Referências Bibliográficas • Química: A Ciência Central. 9ª edição. Brown, Theodore L.; LeMay, H. Eugene Jr.; Bursten, Bruce E.; Burdge, Julia R. • http://www.quiprocura.net/isomeria/optica.html • www.3dchem.com/inorganics/Nien32+.jpg • www.chm.bris.ac.uk/motm/edta/cr-edta.gif