Química dos Compostos de Coordenação Gabriel Varela Monteiro Lino – 15731 Giuliano Lembo...
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Química dos Compostos de Coordenação
Gabriel Varela Monteiro Lino – 15731Giuliano Lembo Caterina – 15732
Engenharia De Produção Mecânica, 2008Universidade Federal de Itajubá
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Complexos Metálicos
• Definição: união de um íon metálico central a um grupo de moléculas ou íons vizinhos
• Os compostos que contém complexos são conhecidos como compostos de coordenação
• As moléculas ou íons que circundam o íon metálico em um complexo são conhecidos como ligantes
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Exemplo de Complexo Metálico
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Teoria de Werner• Werner propôs que os íons metálicos possuem
valência primária e secundária
• O metal central e os ligantes unidos a ele constituem a esfera de coordenação do complexo, que deve estar entre colchetes na apresentação da fórmula química
• A Teoria de Werner explica o fato de haver duas formas distintas de arranjar os ligantes em um composto chamadas cis e trans, resultando em diferentes cores para os complexos.
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Ligação Metal – Ligante• Exemplo de interação entre uma base de Lewis e
um ácido de Lewis
• Altera profundamente as propriedades físicas e químicas observadas para o íon metálico e os ligantes
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Cargas, número de coordenação e geometrias
• A carga de um complexo é a soma das cargas do metal central e de seus ligantes circundantes
• O número de coordenação de um íon metálico é geralmente influenciado pelos tamanhos relativos do íon metálico e dos ligantes circundantes
• Complexos tetracoordenados têm duas geometrias comuns: quadrática plana e tetraédrica– Tetraédrica é a mais comum das duas, estando particulamente
presentes entre os metais que não são de transição– Quadrática Plana é característica de íons de metais de
transição com oito elétrons d no nível de vâlencia• Complexos hexacoordenados possuem geometria octaédrica
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Exemplos de geometrias
Tetraédrica Quadrática Plana
Octaédrica
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Ligantes Monodentados e Polidentados
• Ligantes monodentados possuem um único átomo doador e ocupam apenas um sítio em uma esfera de coordenação.Ex:NH3
• Ligantes polidentados têm dois ou mais átomos doadores, consequentemente ocupando dois ou mais sítios de coordenação.São também conhecidos como quelantes.– Bidentado: etilenodiamina– Polidentado: EDTA
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Efeito Quelato
• Definição
• Exemplo:
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“Agentes Sequestradores”• EDTA X ìons metálicos que catalisam
reações de decomposição
• Remoção de íons prejudiciais à saúde(Hg²+, Pb ²+, Cd ²+)
• Captura de íons metálicos essenciais à vida de líquens e musgos
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Porfirina• Um dos agentes quelantes mais importantes da
natureza são os derivados da molécula de porfirina
• Os complexos derivados da porfirina são chamados porfirinas. Dos mais importantes estão o heme(contém Fe ²+) e a clorofila que contém Mg ²+)– O grupo heme está presente na mioglobina, encontrada
nas células do músculo esquelético e também na hemoglobina, proteína que transporta oxigênio no sangue humano
– A clorofila é um processo chave na conversão da energia solar em formas que podem ser usadas por organismos vivos,processo chamado fotossíntese
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Batalha pelo ferro nos sistemas vivos
• Apesar de ser essencial à vida humana o ferro apresenta dificuldade de assimilação no organismo devido à sua baixa solubilidade em água
• Porém na presença de um ligante chamado sideroforo ,que é sintetizado por microorganismos, o ferro torna-se solúvel em água
• Esse ligante ao invés de se tornar a solução para a anemia ferropriva criou um novo problema
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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 de 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 ânion, seu nome termina em _ato6) O número de oxidação do metal é dado em parentêses em
algarismos romanos
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Isomerismo
• Isomeros – O que são?
• Classificados em dois tipos: Isômeros estruturais (ligações diferentes)
Estereoisômeros (mesmas ligações, diferentes arranjos espaciais)
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Isomerismo Estrutural• Isomerismo de ligação: o ligante pode se coordenar ao
metal de duas maneiras diferentes. Ex: NO2 ¯
• 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] ; existindo neste caso 3 formas comuns: [Cr(H2O)6]Cl3 ;[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O; [Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
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Estereoisomerismo
• É a forma mais importante de isomerismo.
• Estereoisomeros possuem as mesmas ligações químicas mas diferem nos arranjos espaciais.
• Classificados em dois tipos: Geométrico e Óptico
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Isomerismo Geometrico• Definição ?
• Obs.: Como todos os vértices de um tetraedro são adjacentes entre si,o isomerismo cis-trans não é observado em complexos tetraédricos.
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Isomerismo Ótico - 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,); A mistura dos dois chama mistura racêmica.
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• Isomero ótico destrorrotatório
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Cor• Para que um composto tenha cor, ele deve absorver luz
visível.• Luz visível ?
• A energia de uma radiação magnética é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda:
• E = h. ƒ = h. (c/λ)
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Magnetismo• É importante se estudar cores e propriedades
magnéticas dos complexos de metais de transição para o desenvolvimento de modelos modernos para a ligação metal-ligante.
• Muitos complexos de metais de transição exibem paramagnetismo simples. Neles , os íons metálicos individuais possuem certo número de elétrons desemparelhados.
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Teoria do Campo Cristalino
·Ligação ente ligantes e um íon metálico, onde supõe-se que o único efeito dos ligantes seja criar um campo eletrostático em torno dos orbitais “d” do íon metálico. · Energia de desdobramento de campo cristalino (∆q):É a diferença de energia entre os grupos de orbitais.· A série espectroquímica relaciona os ligantes em ordem de suas habilidades de desdobrar as energias dos orbitais “d” em complexos octaédricosCl¯ < F¯ < H2O < NH3 < en < NO2¯ (ligado por N) < CN¯
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• A energia necessária para adicionar um quarto elétron a um orbital t2 de mais baixa energia é chamada de energia de emparelhamento de spin.
• Os elétrons “d” a seguir preferencialmente se emparelham nos orbitais de mais baixa energia, produzindo um complexo de spin baixo.
• Quando os elétrons ocupam orbitais d de energia mais alta de preferência a emparelharem-se no conjunto de orbitais de mais baixa energia, têm-se um complexo de spin alto.
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Referências Bibliográficas
• Química: A Ciência Central. 9ª edição. Brown, Theodore L.; LeMay, H. Eugene Jr.; Bursten, Bruce E.; Burdge, Julia R