Capítulo 24Capítulo 24Química dos Química dos

Compostos de Compostos de CoordenaçãoCoordenação

Luis Cláudio Maldonado 14411

Thaysa Almeida Martins 14424

Compostos de coordenaçãoCompostos de coordenação

Complexos metálicos são espécies que são uniões de Complexos metálicos são espécies que são uniões de um íon metálico central ligado a um grupo de moléculas um íon metálico central ligado a um grupo de moléculas ou íons vizinhos.ou íons vizinhos.

Os compostos que contêm complexos são conhecidos Os compostos que contêm complexos são conhecidos como compostos de coordenação.como compostos de coordenação.

Os ligantes são íons ou moléculas que circulam o íon Os ligantes são íons ou moléculas que circulam o íon metálico central, normalmente são ânions ou moléculas metálico central, normalmente são ânions ou moléculas polares e têm no mínimo um par de elétrons de valência.polares e têm no mínimo um par de elétrons de valência.

Teoria de WernerTeoria de Werner

→ → Werner propôs que os íons metálicos exibem Werner propôs que os íons metálicos exibem tanto valências primárias quanto tanto valências primárias quanto

secundárias.secundárias.→ → O metal central e os ligantes unidos a ele O metal central e os ligantes unidos a ele

constituem a esfera de coordenação.constituem a esfera de coordenação.→ → A teoria de Werner explica o fato de haver A teoria de Werner explica o fato de haver

duas duas formas distintas de arranjar os ligantes em formas distintas de arranjar os ligantes em um um composto (cis e trans).composto (cis e trans).

→ → Ligação metal-liganteLigação metal-ligante Um complexo metálico é uma espécie Um complexo metálico é uma espécie

química química distinta que tem propriedades físicas distinta que tem propriedades físicas e e químicas diferentes do íon metálico e dos químicas diferentes do íon metálico e dos ligantes a partir dos quais é formado.ligantes a partir dos quais é formado.

→ → Cargas, número de coordenação e geometriasCargas, número de coordenação e geometrias A carga de um complexo é a soma das cargas do A carga de um complexo é a soma das cargas do

metal metal central e de seus ligantes circundantes.central e de seus ligantes circundantes. Complexos tetracoordenados têm duas geometrias Complexos tetracoordenados têm duas geometrias

comuns – tetraédrica e quadrática plana;comuns – tetraédrica e quadrática plana;→ → tetraédrica é comum das duas, estando tetraédrica é comum das duas, estando

particularmente particularmente presente entre os metais que não presente entre os metais que não são de transição;são de transição;

→ → a quadrática plana é característica de íons de metais a quadrática plana é característica de íons de metais de transição com oito elétrons de transição com oito elétrons d d no nível de valência.no nível de valência.

Complexos hexacoordenados têm geometria Complexos hexacoordenados têm geometria octaédricaoctaédrica

Ligantes monodentados possuem um único átomo Ligantes monodentados possuem um único átomo doador e ocupam somente um sítio em uma esfera de doador e ocupam somente um sítio em uma esfera de coordenação.coordenação.

Ligantes polidentados têm dois ou mais íons metálicos Ligantes polidentados têm dois ou mais íons metálicos ocupando dois ou mais sítios de coordenação. São ocupando dois ou mais sítios de coordenação. São também conhecidos como também conhecidos como quelantesquelantes..

Bidentado: etilenodiaminaBidentado: etilenodiamina Polidentado: EDTAPolidentado: EDTA

Efeito QuelatoEfeito Quelato → → constantes de ligação são constantes de ligação são maiores para os ligantes polidentados.maiores para os ligantes polidentados.

[Ni(H2O)6]2+(aq) + 6NH3(aq) ↔ [Ni(NH3)6]2+

(aq) + 6H2O(l) KKff = 1,2 x 10 = 1,2 x 1099

[Ni(H2O)6]2+(aq) + 3en(aq) ↔ [Ni(en)3]2+

(aq) + 6H2O(l) KKff = 6,8 x 10 = 6,8 x 101717

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

Agente quelantes como EDTA são usados em produtos Agente quelantes como EDTA são usados em produtos de consumo, incluindo muitos alimentos como molhos de consumo, incluindo muitos alimentos como molhos de salada e sobremesas congeladas, para complexar de salada e sobremesas congeladas, para complexar traços de íons metálicos que catalisam as reações de traços de íons metálicos que catalisam as reações de decomposição.decomposição.

São também usados na medicina para remover íons São também usados na medicina para remover íons HgHg2+,2+, Pb Pb2+2+ e Cd e Cd2+2+ que são prejudiciais à saúde. que são prejudiciais à saúde.

São comuns na natureza: musgos e liquens eliminam São comuns na natureza: musgos e liquens eliminam agentes quelantes para capturar íons metálicos das agentes quelantes para capturar íons metálicos das pedras que habitam.pedras que habitam.

Os agentes quelantes mais importantes encontrados na Os agentes quelantes mais importantes encontrados na natureza são os derivados da molécula de natureza são os derivados da molécula de porfinaporfina

Esses complexos são chamados Esses complexos são chamados porfirinasporfirinas. Dois dos . Dois dos mais importantes compostos são os grupo HEME e a mais importantes compostos são os grupo HEME e a clorofila.clorofila.

o grupo heme está presente na mioglobina, encontrada o grupo heme está presente na mioglobina, encontrada nas células do músculo esquelético – particularmente nas células do músculo esquelético – particularmente em focas, baleia e toninhas – e também na em focas, baleia e toninhas – e também na hemoglobina, proteína que transporta oxigênio no hemoglobina, proteína que transporta oxigênio no sangue humano.sangue humano.

A clorofila é um componente-chave na conversão da A clorofila é um componente-chave na conversão da energia solar em formas que podem ser usadas pelos energia solar em formas que podem ser usadas pelos organismos vivos, processo chamado fotossíntese.organismos vivos, processo chamado fotossíntese.

Batalha pelo ferro nos sistemas vivosBatalha pelo ferro nos sistemas vivos

O ferro tem baixa solubilidade em água, daí sua O ferro tem baixa solubilidade em água, daí sua dificuldade de assimilação pelo organismo.dificuldade de assimilação pelo organismo.

Sua suplementação, no entanto, através de Sua suplementação, no entanto, através de pesquisas não se mostrou útil, pois a maior pesquisas não se mostrou útil, pois a maior quantidade de ferro no organismo torna-o mais quantidade de ferro no organismo torna-o mais disponível para a bactéria, fazendo-a causar disponível para a bactéria, fazendo-a causar mais dano à célula.mais dano à célula.

Nomenclatura de química de coordenaçãoNomenclatura de química de coordenação

1 – 1 – nos sais dá-se o nome do ânion antes do nome do nos sais dá-se o nome do ânion antes do nome do cátion cátion seguido da palavra “de”;seguido da palavra “de”;

2 – 2 – em um íon ou molécula complexa, os ligantes recebem em um íon ou molécula complexa, os ligantes recebem os os nomes antes do metal e são relacionados em ordem nomes antes do metal e são relacionados em ordem

alfabética, independentemente da carga;alfabética, independentemente da carga;3 – 3 – os nomes dos ligantes aniônicos terminam com a letra os nomes dos ligantes aniônicos terminam com a letra

“o”, “o”, enquanto os neutros ordinários possuem o nome das enquanto os neutros ordinários possuem o nome das moléculas;moléculas;

4 – 4 – os prefixos gregos são usados para indicar o número os prefixos gregos são usados para indicar o número de de cada tipo de ligante quando mais de um estiver cada tipo de ligante quando mais de um estiver presente;presente;

5 – 5 – se um complexo for um ânion, seu nome termina em –se um complexo for um ânion, seu nome termina em –ato;ato;

6 – 6 – o número de oxidação do metal é dado entre o número de oxidação do metal é dado entre parênteses parênteses em algarismos romanos.em algarismos romanos.

IsomerismoO 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)

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]

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.

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,-).

CorPara 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)

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.

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.

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.

Campo cristalino octaédrico

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-

Referências BibliográficasReferências BibliográficasQuímica: A Ciência Central. 9ª edição. Química: A Ciência Central. 9ª edição.

Brown, Theodore L.; LeMay, H. Eugene Brown, Theodore L.; LeMay, H. Eugene Jr.; Bursten, Bruce E.; Burdge, Julia R.Jr.; Bursten, Bruce E.; Burdge, Julia R.

http://www.quiprocura.net/isomeria/optica.http://www.quiprocura.net/isomeria/optica.htmlhtml

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