Prof Carlos Fernando de Brito

Bibliografias

1) LEE, J. D. Qumica Inorgnica No To Concisa 1a ed. So

Paulo: Edgard Blcher, 2000.

2) SHIRIVER, S; ATKINS, P. W. Qumica Inorgnica. 4a ed. Porto Alegre: Bookman, 2008.

3) Entre outras.

Qumica Inorgnica

Ementa:

Introduo a Qumica dos Complexos

Estrutura de Complexos: N de coordenao, tipos de

ligantes e principais geometrias

Nomenclatura dos complexos

Teoria de Ligao em complexos: Valncia, Campo

cristalino, Orbital molecular, Aspectos cinticos,

Isomerias e Reatividades.

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So conhecidos na natureza pouco mais de 100 elementos.

Porm, j foram caracterizados cerca de 10 milhes de

compostos qumicos.

Estes compostos so formados por combinaes

especificas de tomos de elementos diferentes, ou seja,

tomos se unem para formar compostos com

propriedades especficas ou molculas.

Qumica Inorgnica

Voc poderia responder as perguntas seguintes?

Por que os tomos se combinam para formar molculas e como?

Como os tomos se mantem unidos numa ligao qumica?

Por que a molcula de gua tem uma ligao qumica num ngulo de 104,5o?

Por que os materiais de construo (estrutura e propriedade) apresentam resistncia ao corte ou esforo menores do que o valor terico esperado?

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Em um tomo isolado, os eltrons se encontram sob a

influncia de apenas um ncleo e dos outros eltrons do

prprio tomo, porm, quando outro tomo se aproxima,

estes eltrons passam a sofrer a influncia de outro ncleo e

de outros eltrons.

A interao pode produzir atrao entre os tomos e com

isso, um novo arranjo eletrnico energeticamente mais

favorvel e produzido.

Qumica Inorgnica

Uma propriedade que quase todos os tomos possuem e a

capacidade de se combinar para formar espcies mais

complexas. A maneira como os tomos formam as ligaes

qumicas est relacionado com sua estrutura eletrnica.

Ligao qumica e um processo que possibilita estado

energtico menor (e assim maior estabilidade) do que o do

tomo isolado, caso contrrio a Terra seria uma massa de

gases rarefeitos se e que ela existiria.

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Em 1901, o qumico Gilbert Newton Lewis tentou explicar a

tabela peridica em termos de distribuio eletrnica,

porm, o conhecimento mais detalhado da distribuio dos

eltrons nos tomos s estaria disponvel anos mais tarde,

com o desenvolvimento da mecnica quntica.

Qumica Inorgnica

Lewis props, em 1916, uma forma de representao em

termos de diagramas estruturais onde os eltrons

aparecem como pontos. Um pouco antes dessa data, Ernest

Rutherford havia mostrado que o nmero total de eltrons

em um tomo neutro era igual ao seu nmero de ordem

sequencial, ou nmero atmico, na tabela peridica.

Qumica Inorgnica

A teoria de Lewis e frequentemente chamada de teoria do

octeto, por causa do agrupamento cbico de oito eltrons.

Por exemplo, o flor encontra-se no grupo VIIA da tabela

peridica, e precisa receber um eltron para completar

oito.

Qumica Inorgnica

Ligaes Qumicas e Interaes Intermoleculares

Qumica Inorgnica

Os tomos podem adquirir uma configurao eletrnica estvel por

trs maneiras: perdendo, recebendo ou compartilhando eltrons.

Diante disso, os elementos podem ser classificados segundo a sua

eletronegatividade ou sua facilidade em doar ou ganhar eltrons da

seguinte forma:

elementos eletropositivos: elementos cujos tomos perdem um

ou mais eltrons com relativa facilidade;

elementos eletronegativos: elementos cujos tomos tendem a

receber eltrons.

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ELEMENTO ELETROPOSITIVO + ELEMENTO ELETRONEGATIVO = LIGAO INICA

ELEMENTO ELETRONEGATIVO + ELEMENTO ELETRONEGATIVO = LIGAO COVALENTE

ELEMENTO ELETROPOSITIVO + ELEMENTO ELETROPOSITIVO = LIGAO METLICA

A ligao inica envolve a transferncia completa de um ou

mais eltrons de um tomo para outro. A ligao covalente

envolve o compartilhamento de um par de eltrons entre

dois tomos, e na ligao metlica os eltrons de valncia

so livres para se moverem livremente atravs de todo o

cristal.

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Esses tipos de ligaes so idealizados. Embora um dos

tipos de ligao geralmente predomine, na maioria das

substncias as ligaes se encontram em algum ponto entre

essas formas limites, por exemplo, o cloreto de ltio e

considerado um composto inico, mas ele e solvel em

lcool, o que sugere um certo carter de ligao covalente.

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Embora no caso de molculas diatmicas haja ligao e

coordenao de somente dois tomos, muitos materiais

envolvem uma coordenao de alguns tomos numa

estrutura integrada. As distncias interatmicas e os

arranjos espaciais so os dois fatores principais de

importncia.

Qumica Inorgnica

As foras de atrao entre os tomos mantem os tomos

unidos; mas, o que reserva aos tomos essa propriedade

de serem levados at essa posio de aproximao? H

muito espao vago no volume que circunda o ncleo de

um tomo. A existncia desse espao e evidenciada pelo

fato de que nutrons podem se mover atravs do

combustvel e outros materiais de um reator nuclear,

viajando entre vrios tomos antes de sua paralisao.

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O espao entre tomos e causado pelas foras repulsivas

interatmicas, as quais existem em adio as foras

atrativas interatmicas. A repulso mtua e resultado do

fato de que a grande proximidade de dois tomos torna

muitos eltrons suficientemente prximos, possibilitando a

repulso. A distncia de equilbrio aquela na qual so

iguais as foras atrativas e repulsivas.

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Comprimento de ligao (distncia mnima entre dois tomos adjacentes)

(a) num metal puro (tomos iguais) e (b) num slido inico (tomos diferentes)

Qumica Inorgnica

A distncia de equilbrio entre os centros de dois tomos

vizinhos pode ser considerada como a soma de seus raios.

No ferro metlico, por exemplo, a distncia mdia entre os

centros dos tomos e 0,2482 nm na temperatura ambiente.

Como os raios so iguais, o raio atmico do ferro vale

0,1241 nm.

Qumica Inorgnica

Muitos fatores podem alterar a distncia entre os centros

de tomos. O primeiro a temperatura. Qualquer aumento

de energia aumentara a distncia mdia. Este aumento no

espaamento entre os tomos e responsvel pela expanso

trmica experimentada pelos materiais

Qumica Inorgnica

A valncia inica tambm influencia o espaamento interatmico. O

on ferroso (Fe2+) tem um raio de 0,074 nm, bem menor que o do

tomo de ferro metlico. Como os dois eltrons de valncia do ferro

foram removidos, os remanescentes 24 so atrados mais

efetivamente pelo ncleo, que ainda mantm uma carga positiva de

26. Uma reduo a mais no espaamento interatmico e observada

quando um outro eltron e removido a fim de produzir o on frrico

(Fe3+). O raio deste on e de 0,064 nm

Qumica Inorgnica

Um terceiro fator que afeta o tamanho de um tomo ou on o

nmero de tomos adjacentes. Um tomo de ferro tm um raio de

0,1241 nm quando em contato com 8 tomos de ferro adjacentes,

arranjo normal a temperatura ambiente. Se os tomos fossem

rearranjados a fim de que cada um deles contatasse outros 12, o raio

atmico seria aumentado ligeiramente. Quanto maior o nmero de

tomos adjacentes, maior a repulso eletrnica proveniente dos

tomos vizinhos e, consequentemente, maiores as distncias

interatmicas.

Qumica Inorgnica

Dimenses atmicas e inicas

Qumica Inorgnica

Qumica Inorgnica

A dependncia das energias repulsiva, atrativa e resultante em relao separao interatmica para dois tomos isolados

Qumica Inorgnica

A dependncia das energias repulsiva, atrativa e resultante em relao

separao interatmica para dois tomos isolados.

(a) foras atrativa, repulsiva e total em funo da distncia interatmica (b) EA, ER, EN em funo da separao interatmica dos dois tomos.

Qumica Inorgnica

Qumica Inorganica II

Estrutura Cbica de Faces Centradas (CFC) Exemplos de metais com estrutura CFC: Pb, Ni, Fe (de 912C

1394C).

Qumica Inorgnica II

Estrutura Cbica de Faces Centradas (CFC) tomos por Clula Unitria: 4 Nmero de Coordenao: 12 ndice de Ocupao Volumtrica ou FEA: 0,74

Qumica Inorgnica II

Estrutura Cbica de Corpo Centrado (CCC) Exemplos de metais com estrutura CCC: Mo, Na, W (at

912C e de 1394C 1538C).

Qumica Inorgnica II

Estrutura Cbica de Corpo Centrado (CCC) tomos por Clula Unitria: 2 Nmero de Coordenao: 8 ndice de Ocupao Volumtrica: 0,68

Qumica Inorgnica II

Estrutura Hexagonal Compacta (HC) tomos por clula unitria: 6 Nmero de Coordenao: 12 ndice de Ocupao Volumtrica: 0,74 Exemplos: Zn, Zr, Cd

Qumica Inorgnica II

Lacunas e Auto-Intersticiais

Representaes bidimensionais de uma lacuna e de um auto-

intersticial.

Qumica Inorgnica II

Mecanismos de Difuso

Representao esquemtica da difuso por lacunas.

Qumica Inorgnica II

Mecanismos de Difuso

Representao esquemtica da difuso intersticial.

A forma das molculas ou a maneira como os tomos

esto arranjados no espao afeta muitas das suas

propriedades fsicas e qumicas. Uma propriedade fsica

afetada seria, por exemplo, a polaridade das molculas e

uma propriedade qumica, seria o tipo reao qumica nos

sistemas biolgicos uma vez que estes dependem do

entrelaamento dos encaixes especficos e quando um

deles falha o organismo morre.

Qumica Inorgnica

Desta forma fundamental o entendimento da

geometria molecular uma vez que boa parte das

propriedades de um composto depende da

geometria de suas molculas.

Qumica Inorgnica

Uma teoria que extremamente simples e eficiente para explicar a

estrutura molecular a teoria da repulso dos pares de eltrons da

camada de valncia. A camada externa contm um ou mais pares de

eltrons, que podem ser pares compartilhados ou pares no

compartilhados de eltrons (pares de eltrons isolados).

Consideram-se equivalentes os pares de eltrons compartilhados e

isolados, j que ambos ocupam algum espao e se repelem

mutuamente. A repulso entre os pares de eltrons ser minimizada

se eles estiverem situados o mais distante possvel uns dos outros.

Qumica Inorgnica

Essa teoria foi melhorada em meados 1957, possibilitando

a previso das estruturas moleculares e dos ngulos de

ligao de forma mais exata. Esta teoria ficou conhecida

como VSEPR (do ingles, Valence Shell Electron Pair

Repulsion Theory; pronunciar vesper). Ela pode ser

resumida assim:

Qumica Inorgnica

Os pares eletrnicos da camada de valncia do tomo

central numa molcula ou num on poliatmico tendem

a se orientar de forma que sua energia total seja

mnima.

O mtodo procura determinar a orientao mais estvel

dos pares eletrnicos ao redor de um tomo central

numa molcula e, a partir disto, a geometria da

molcula.

Qumica Inorgnica

A estrutura das molculas e determinada pelas

repulses entre todos os pares de eltrons presentes

na camada de valncia.

A magnitude das repulses entre os pares de eltrons

ligantes depende da diferena de eletronegatividade

entre o tomo central e os demais tomos. Ligaes

duplas repelem-se mais intensamente que ligaes

simples, e ligaes triplas provocam maior repulso

que ligaes duplas.

Qumica Inorgnica

Foras repulsivas decrescem bruscamente com o aumento

do ngulo entre pares. So fortes em ngulos de 90o, mais

fracas em ngulos de 120o e extremamente fracas em

ngulos de 180o. Na prtica, no e necessrio considerar

repulses para ngulos superiores a 90o.

Qumica Inorgnica

Exemplo: A molcula de fluoreto de berlio gasoso, BeF2. A

configurao eletrnica do Be no estado fundamental e 1s2

2s2. No ha eltrons desemparelhados, e no pode haver

formao de ligaes.

Qumica Inorgnica

Fornecendo energia a molcula, um eltron 2s pode ser

promovido para um orbital 2p vazio, gerando um tomo

no estado excitado com configurao eletrnica 1s2 2s1

2px1 . Agora existem dois eltrons desemparelhados e o

tomo poder formar duas ligaes.

Qumica Inorgnica

tomo de berlio estado fundamental

tomo de berlio estado excitado

Molcula de BeF2 que recebeu dois eltrons, formando ligaes com tomos de F

Esta molcula apresenta uma estrutura linear, F Be F, onde o Be e o tomo central da molcula.

Qumica Inorgnica