Equilíbrio de Complexação

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Outubro de 2018 
Lavras - MG 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS 
DISCIPLINA: GQI 104 
Elisângela Jaqueline Magalhães 
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Átomos dos metais têm configurações eletrônicas com: 
• Elétrons de valência 
• Orbitais vazios 
Quando perdem seus elétrons de valência há formação de um íon que pode: 
• Se ligar a outro íon de carga oposta → ligação iônica 
• Seus orbitais vazios podem receber pares de elétrons de uma espécie → 
ligação covalente 
Compartilhamento de pares de elétrons entre 
um íon metálico e uma espécie capaz de doar 
seus elétrons → formação de um complexo 
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Podemos pensar na formação de um complexo como sendo uma 
reação ácido base, se usarmos a Teoria de Lewis para aplicá-la 
• Ácido: espécie que recebe o par de elétrons (íon metálico) 
• Base: espécie que doa o par de elétrons (ligante) 
Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)4
2+ 
Ácido 
Cátion metálico 
Base 
Ligante 
Íon complexo: 
• catiônico 
•aniônico 
Co3+ + 3NH3 + 3 NO2
- Co(NH3)3(NO2)3 
Composto de 
Coordenação 
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Depende: 
• Configuração eletrônica do íon 
• Carga do íon 
• Tamanho do íon 
É o número de ligantes que podem formar ligações 
coordenadas com o íon central 
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 Ligantes Monodentados (unidentado): coordena-se com um íon metálico 
pela doação de um par de elétrons. Ex. H2O; NH3. 
 Ligantes Bidentados: quando o ligante tem dois átomos com pares de 
elétrons livres capazes de formar ligações com o mesmo íon metálico. Ex: 
etilenodiamino (H2NCH2CH2NH2).
 
 Ligantes multidentados (polidentados): tem mais do que dois pontos de 
coordenação por molécula. Ex. EDTA (ácido etileno-diaminotetracético) 
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Exemplos: NH3, Cl
-, CN-, H2O 
7 
8 
Etilenodiamino 
Espécies que apresentam esses anéis são 
denominadas de Quelatos 
9 
10 
11 
Etilenodiaminatetracético (EDTA) Complexo metal-EDTA 
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 A maior parte dos complexos de interesse são mononucleares, isto é, tem 
apenas um íon central por fórmula. No entanto, existem também 
compostos polinucleares, como Ag2IO
3-, Fe2(OH)2
4+, Fe2PO4
3+. 
Nos compostos binucleares ou polinucleares, os ligantes funcionam 
como conectivos ou pontes entre dois ou mais átomos centrais. 
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Equilíbrio de Complexação 
Para trabalharmos com o equilíbrio de complexação em Química Analítica é 
necessário: 
 Compreender o equilíbrio e sua constante, 
 Calcular a concentração de todas as espécies presentes no sistema em 
equilíbrio. 
Nosso estudo será dividido em duas partes 
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Ligantes Monodentados 
Exemplo 2: Um complexo MX tem a constante de estabilidade de 2,0 x 103. 
Qual é a concentração do metal livre em solução 2,0 x 10-3 mol/L do complexo? 
Exemplo 1: O complexo MX tem uma constante de estabilidade igual a 4 x 108. 
Qual é a concentração do metal, em solução 1,0 x 10-2 mol/L do complexo? 
Exemplo 3: Um complexo MX tem a constante de estabilidade de 5,0 x 106. 
Qual é a concentração do metal livre em solução 2,0 x 10-3 mol/L do complexo, 
na qual se adicionou 2,0 x 10-1 mol/L do agente complexante livre? 
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Exemplo 4: A 20,0 mL de uma solução 5,0 x 10-2 mol/L de amônia adiciona-se 5,0 mL 
de uma solução 1,0 x 10-3 mol/L de sulfato de cobre (II). Calcular a concentração do 
íon cobre livre. Dado β4 = 2 x 10
12. 
Considere uma solução de íon metálico M, de concentração analítica CM, 
reagindo com um ligante monodentado L, de concentração analítica CL. 
(Eq. 6) 
Fração de cada espécie do metal em relação a concentração total de 
todas as espécies do metal (CM) no equilíbrio. 
(Eq. 7) 
fM 
fML 
fML2 
fMLn 
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(Eq. 8) 
(Eq. 9) 
(Eq. 10) 
(Eq. 11) 
fM 
fML 
fML2 
fMLn 
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Exemplo: Calcular as concentrações das espécies Cu2+, Cu(NH3)
2+, Cu(NH3)2
2+
, 
Cu(NH3)3
2+
,
 Cu(NH3)4
2+ para um sistema Cu2+ - NH3 com a concentração 
analítica de Cu2+ = 0,01 mol/L e a concentração de equilíbrio NH3 igual a 0,1 
mol/L. Dados: log K1 = 4,11; log K2 = 3,5; log K3 = 2,90; log K4 = 2,11. 
Distribuição das espécies 
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Constantes Condicionais 
]']['/[][' LMMLK 
[M’] = soma das concentrações de todas as espécies contendo o metal, com 
exceção de ML (reação principal). 
[M’] = [M] + [MA] 
[L’] = soma das concentrações de todas as espécies contendo o ligante, com 
exceção de ML (reação principal). 
[L’] = [L] + [HL] 
Constante condicional 
R 
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A influência de cada reação secundária na reação principal será dada por: 
Combinando as expressões acima com a expressão da constante de 
equilíbrio : 
Considerando: Temos: 
L
L
C
L ]'[

M
M
C
M ]'[

LM
LM
CC
ML
K
][
' 
LM CC
ML
K
][
 KK LM '
Conclusão: K’ < K quando M e/ou L 
entram em reação secundária 
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Ligantes Polidentados 
Crescimento 
H4Y 
Ácido Etilenodiaminotetracético (EDTA) 
Um dos agentes quelantes mais usados em química analítica para 
titulações complexométricas. 
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Constantes de dissociação para os grupos ácidos: 
Ácido Etilenodiaminotetracético (EDTA) 
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Complexos com EDTA 
(Eq. 19) 
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Constantes de formação dos complexos de EDTA 
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Na complexação de íons metálicos com o EDTA a espécie ativa é o íon Y4- 
Espécies de EDTA em função do pH 
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