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N O M E D O T U T O R | T U R M A UNIDADE 1 TEORIAS ÁCIDO/BASE E QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS E DE TRANSIÇÃO TEORIAS ÁCIDO/BASE TABELA PERIÓDICA E PERIODICIDADE ELEMENTOS REPRESENTATIVOS E DE TRANSIÇÃO UNIDADE 2 QUÍMICA DOS METAIS DE TRANSIÇÃO , COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO E TEORIAS DE LIGAÇÃO QUÍMICA DOS METIAS DE TRANSIÇÃO COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO TEORIAS DE LIGAÇÃO ENTRE METAIS E LIGANTES UNIDADE 3 REAÇÕES E MECANISMOS EM COMPLEXOS DE COORDENAÇÃO E QUÍMICA DE ORGANOMETÁLICOS E BIOINORGÂNICA EQULÍBRIO DE COORDENAÇÃO REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO DE LIGANTES QUÍMICA DE ORGANOMETÁLICOS E BIOINORGÂNICA TEORIAS ÁCIDO/BASE E QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS E DE TRANSIÇÃO TEORIAS ÁCIDO/BASE • TEORIA ÁCIDO/BASE DE ARRHENIUS • TEORIA ÁCIDO/BASE DE BRONSTED- LOWRY • TEORIA ÁCIDO/BASE DE LEWIS • TEORIA ÁCIDO/BASE DE PEARSON TABELA PERIÓDICA E PERIODICIDADE • TABELA PERIÓDICA MODERNA • PERIODICIDADE NAS CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS • PROPRIEDADES ATÔMICAS • PERIODICIDADE NAS PROPRIEDADES FÍSICAS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS E DE TRANSIÇÃO • QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS • QUÍMICA DOS ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO UNIDADE 1 TÓPICO 1 » Surgiu por volta de 1880 e foram classificadas da seguinte maneira: » substâncias ácidas possuem e são capazes de liberar íons H+ de sua estrutura em solução aquosa (água como solvente), como o exemplo do HCl em água, o qual se dissocia em íons H+ e Cl-. » substâncias básicas são aquelas que possuem e liberam íons OH- também em solução aquosa, como o exemplo do Hidróxido de sódio, que em solução aquosa se dissocia em íons OH- e Na+. » Na teoria ácido/base de Arrhenius ocorre a dissociação iônica. » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE ARRHENIUS FONTE: https://pt.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrhenius Fonte: http://www.mesalva.com/forum/t/quimica- acido-ionizacao/6745/2 Fonte: http://http://dalei.me/ TÓPICO 1 » 1903 - Prêmio Nobel em Química - teoria da dissociação eletrolítica. » eletrólitos são substâncias que conduzem corrente elétrica em solução por se dissociarem em íons, podendo acender uma lâmpada na presença de uma bateria. » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE ARRHENIUS FONTE: https://pt.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrhenius Fonte: http://www.mesalva.com/forum/t/quimica- acido-ionizacao/6745/2 Fonte: http://https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/ conceito-acido-base-sal-pela-teoria-arrhenius.htm TÓPICO 1 » Arrhenius chamou de reação de Neutralização aquela que ocorre entre um ácido e uma base, gerando sal e água, como a reação entre o ácido clorídrico e a base hidróxido de sódio. » As limitações dessa teoria são: » Solvente sempre tem que ser H2O. » E, apenas moléculas com ou que liberem H+ ou OH- em solução aquosa. » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE ARRHENIUS FONTE: https://pt.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrhenius Fonte: http://https://slideplayer.com.br/slide/352591/ TÓPICO 1 » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE BRONSTED-LOWRY FONTE: http://blogdoprofluismoreira.blogspot.com/2016/06/a- teoria-sobre-o-conceito-de-acidos-e.html Fonte: https://quizlet.com/14475509/lecture-9-flash-cards/ » Surgiu em 1923, onde Bronsted-Lowry classificaram como: » Substância ácida aquela que DOA um próton e básica aquela que ACEITA um próton. Com isso, uma substância só será um ácido se tiver uma base para receber o próton (H+). » Esta teoria é independente do solvente, podendo ocorrer até sem solvente. » Ficou conhecida como TEORIA PROTÔNICA, pois explica reações ácido-base através da transferência de prótons, com isso é mais abrangente que a teoria de Arrhenius, pois engloba outras substâncias que não seriam consideradas ácidas ou básicas por Arrhenius. TÓPICO 1 » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE BRONSTED-LOWRY FONTE: http://blogdoprofluismoreira.blogspot.com/2016/06/a- teoria-sobre-o-conceito-de-acidos-e.html Fonte: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4330142/mod_resource/content/1/Aula%2012-06.pdf » Denominaram como ANFÓTERA as substâncias que conseguem atuar ora como ácido ora como base, dependendo de qual espécie estão reagindo. Como por exemplo a água, apresentada nesta reação: » Estudaram as reações ácido/base em equilíbrio, quando a vel. da reação direta = vel. da reação inversa, e chamaram de par ácido-base conjugados os ácidos e bases pertencentes à reação direta e inversa. Os reagentes chamamos de ácidos ou bases, e os produtos são ácidos ou bases conjugadas. TÓPICO 1 » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE LEWIS FONTE: https://pt.slideshare.net/carlosaugustokramer/estudo- comparativo-acido-base Fonte: http://docente.ifsc.edu.br/michael.nunes/MaterialDidatico/Processos%20Qu%C3%ADmicos/Qu%C3%ADmica%20Inor g%C3%A2nica/%C3%A1cidos%20e%20bases.pdf » Surgiu em 1923, no mesmo ano que a teoria de Bronted-Lowry e classifica como: » Ácido aquele que RECEBE um par de elétrons – orbital vazio. » Base aquela que DOA um par de elétrons – par de elétron não ligante. » Conhecida como a TEORIA ELETRÔNICA. » É mais abrangente que as teorias anteriores, porque não envolve transferência de H+ e sim de pares de elétrons. TÓPICO 1 » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE LEWIS FONTE: https://pt.slideshare.net/carlosaugustokramer/estudo- comparativo-acido-base Fonte: https://panwstxapchem2016.wordpress.com/2017/03/22/q4n1-complex-ion/ » A TEORIA DE LEWIS tem sua maior aplicação na formação de compostos de coordenação, pois o metal normalmente atua como ácido de Lewis, ou seja, tem orbitais vazios e, os ligantes atuam como bases de Lewis, pois possuem pares de elétrons não ligantes para doar ao metal – ácido de Lewis. » Um exemplo é o íon Fe3+ que tem orbitais d vazios aceitando os pares de elétrons doados pela água, caracterizando o íon de ferro (III) como um ácido de Lewis e a água como uma base de Lewis. Como pode ser visualizado na imagem. » O íon Fe3+ hidratado apresenta pequena acidez. Por quê? TÓPICO 1 » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE LEWIS FONTE: https://pt.slideshare.net/carlosaugustokramer/estudo- comparativo-acido-base Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/4249577/ » Um cátion como o Fe representado pela bola azul ao entrar em contato com a molécula de água, se aproxima da parte negativa da molécula, e pode ter pouca ou muita interação eletrostática. » Ao aumentar a carga do cátion metálico, por exemplo de monovalente para trivalente, como o Fe3+ aumenta- se a interação entre o polo negativo da molécula de água e o íon metálico, tornando mais fácil a quebra da ligação entre O e H da água. » Quando essa interação eletrostática é forte o suficiente, rompem-se as ligações O–H da água e íons H+ são liberados na solução, aumentando a acidez do meio. Por isso que a solução aquosa contendo íons Fe3+ apresenta determinada acidez. TÓPICO 1 » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE PEARSON FONTE: https://www.chem.ucsb.edu/people/ralph-g- pearson » Foi desenvolvida por volta de 1960, onde Pearson classificou as Substâncias como duras ou moles e, está definida como a capacidade de polarização das moléculas, onde o foco está na reatividade dos compostos. » A polarização das moléculas é a capacidade que ela tem de criar polos positivos ou negativos ao se aproximar de outra substância. » Pearson, classificou então como ÁCIDO, cátions ou moléculas com deficiência de elétrons e, como BASE, ânions ou moléculas com pares de elétrons. Definiu ainda que: » Uma ESPÉCIE DURA (ÁCIDO OU BASE): POUCO POLARIZÁVEL e se ligam preferencialmente a outras espécies duras. » ESPÉCIE MOLE (ÁCIDO OU BASE): BASTANTE POLARIZÁVEL e se ligam preferencialmente a outras espécies moles. TÓPICO 1 » TEORIAS ÁCIDO/BASE » TEORIA ÁCIDO/BASE DE PEARSON FONTE: https://www.chem.ucsb.edu/people/ralph-g- pearson » Os ácidos duros são cátions com alta carga positiva ou com subníveis d disponíveis. » As bases duras são espécies que possuem carga negativa (ânions) ouelétrons não ligantes, em ambos os casos, com maior eletronegatividade. » Os ácidos moles são cátions como a Platina, o cobre, a prata. » As bases moles são ligantes que possuem carga negativa (ânions) ou elétrons não ligantes, com menor eletronegatividade. Fonte: caderno Inorgânica TÓPICO 2 » A tabela periódica moderna foi dividida em: » TABELA PERIÓDICA MODERNA 7 linhas horizontais períodos 18 linhas verticais - grupos ou famílias Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Tabela_peri%C3%B3dica TÓPICO 2 » Os grupos ou famílias podem receber nomes especiais, de acordo com as características dos elementos que os compõem. » TABELA PERIÓDICA MODERNA Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Tabela_peri%C3%B3dica Metais alcalinos Metais Alcalinos terrosos Os grupos 3 a 15 podem ser chamados pelo nome do elemento que o iniciam, por exemplo: grupo 3 é chamado de grupo do escândio, o grupo 4 é chamado de grupo do titânio, o grupo 5 é chamado de grupo do vanádio, e assim por diante.CalcogêniosHalogênios Gases nobres TÓPICO 2 » O comprimento varia de 2 (1° período) a 32 (6° e 7° períodos) elementos. » TABELA PERIÓDICA MODERNA Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Tabela_peri%C3%B3dica » Os períodos são as 7 linhas horizontais da tabela periódica. TÓPICO 2 » Os grupos também podem receber um nome especial de acordo com as características da distribuição eletrônica dos elementos que os constituem. Os grupos que possuem elementos com camadas de valência s ou p são chamados elementos representativos (grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 e 18). Já os elementos que possuem em sua camada de valência o subnível d são chamados de elementos de transição (grupos 3 a 12). Os elementos de transição interna apresentam em sua camada de valência o subnível f. » TABELA PERIÓDICA MODERNA Fonte: https://blog.maxieduca.com.br/tabela-periodica-gabarito/ Elementos Representativos Elementos de Transição Elementos de Transição Interna TÓPICO 2 » A maneira como os elementos estão organizados na tabela periódica ajuda a prever suas configurações eletrônicas. » Um elemento químico que tenha como camada de valência o número 2p4. O número na frente da letra indica o número de camadas que o elemento possui, ou seja, este elemento possui duas camadas e, portanto, está posicionado no período 2. A letra p significa que o elétron de valência está posicionado no orbital p e o expoente indica que o elemento possui 4 elétrons de valência dentro deste orbital e, portanto, está posicionado no quarto grupo da tabela periódica. Estamos falando do carbono! » Essa regra só vale para os elementos representativos! » PERIODICIDADE NAS CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Fonte: http://cursodefisicaequimica.blogspot.com/2012/08/aula-3-22082012-subnivel-e-tabela.html TÓPICO 2 » As propriedades dos átomos variam de acordo com as posições na tabela periódica e chamamos esta capacidade de periodicidade. Pode-se acompanhar a variação do raio atômico, energia de ionização e afinidade eletrônica dentro da tabela periódica. » O RAIO ATÔMICO varia na tabela periódica no sentido dos gases nobres para o grupo 1 e de cima para baixo, como podemos ver na imagem. » PROPRIEDADES ATÔMICAS Fonte: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/raio-atomico.htm TÓPICO 2 » A perda ou ganho de elétrons irá modificar o raio atômico. » Ganho de elétrons, ocorre aumento do raio por conta da repulsão elétron-elétron da eletrosfera, aumentando o raio quando passa para sua forma aniônica. » A retirada de elétrons (cátions), diminui a repulsão elétron-elétron e aumenta a atração do núcleo pela eletrosfera. Com isso, diminui o raio quando passa para a forma catiônica. » PROPRIEDADES ATÔMICAS Fonte: https://pt.slideshare.net/YuriJos/aula-01-propriedades-peridicasppt TÓPICO 2 » A ENERGIA DE IONIZAÇÃO é a energia mínima aplicada sobre um determinado átomo na sua forma isolada (gasosa) e no seu estado fundamental para que um elétron seja retirado da sua eletrosfera. » Como podemos ver na imagem, o Mg no seu estado gasoso, ao receber uma determinada energia (primeira energia de ionização), perde um elétron e se transforma em um cátion. » Para remover mais de um elétron da camada de valência, aplica-se maior energia para retirar um segundo elétron, esta quantidade de energia é chamada de segunda energia de ionização. » Para retirar um terceiro elétron é necessário aplicar maior energia e assim por diante. » PROPRIEDADES ATÔMICAS Fonte: https://www.slideserve.com/said/tabela-peri-dica TÓPICO 2 » Nos períodos a energia de ionização tende a aumentar da esquerda para a direita. Com o aumento do número atômico, ocorre a diminuição do raio. Assim, a eletrosfera está mais atraída pelo núcleo, sendo necessária uma maior quantidade de energia para remover os elétrons. » Nos grupos ocorre um aumento da energia de ionização de baixo para cima da tabela periódica. Porque estamos acrescentando uma camada externa no átomo. Com isso, o átomo com maior número de camadas possui maior distanciamento entre núcleo e eletrosfera e, portanto, menor energia será necessária para a retirada do elétron de valência. » PROPRIEDADES ATÔMICAS Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/12448990/ TÓPICO 2 » AFINIDADE ELETRÔNICA é a energia liberada por um elemento em sua forma isolada e fundamental para ser capaz de receber um elétron. » Nos períodos, ocorre um aumento do valor numérico e negativo da esquerda para a direita, em direção aos gases nobres. Ao acrescentar elétrons na camada de valência, fica próximo de completar o octeto, e, portanto, maior a tendência em receber elétrons. » Já, dentro de um mesmo grupo, ocorre um aumento do valor numérico e negativo dos valores de energia de baixo para cima, pois aumenta uma camada energética, e diminuí a distância do núcleo (carga positiva) e da eletrosfera (carga negativa). Dessa maneira, o núcleo atrai com menos efetividade mais um elétron para a camada de valência, resultando em uma baixa afinidade eletrônica. » PROPRIEDADES ATÔMICAS Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/12448990/ TÓPICO 2 » A densidade é a razão entre a massa e o Volume. 𝑑 = 𝑚 𝑉 » Dentro da tabela periódica, a densidade tende a aumentar das extremidades para o centro da tabela periódica. Já dentro de um mesmo grupo, o aumento da densidade ocorre de cima para baixo, acompanhando o aumento do número atômico. » PERIODICIDADE NAS PROPRIEDADES FÍSICAS: DENISIDADE E PONTO DE FUSÃO Fonte: http://www.maisbolsas.com.br/enem/quimica/propriedades-da-materia-densidade TÓPICO 2 » Já o PONTO DE FUSÃO é a temperatura em que o sólido começa a se transformar em líquido até a sua passagem completa à fase líquida, ou fusão. » Existem vários máximos e mínimos de temperatura do ponto de fusão dentro de períodos e grupos da tabela periódica. Esse comportamento está relacionado com a configuração eletrônica dos elementos. Percebemos isso quando observamos os gases nobres, que apresentam valores mínimos de temperatura no ponto de fusão, devido à sua alta estabilidade e baixa reatividade. Como por exemplo o Xenônio que está abaixo de zero. » PERIODICIDADE NAS PROPRIEDADES FÍSICAS: DENISIDADE E PONTO DE FUSÃO Fonte: caderno inorgânica TÓPICO 3 » Os metais estão posicionados mais à esquerda da tabela periódica possuem como características o brilho metálico, baixa energia de ionização e baixa afinidade eletrônicas, são bons condutores de calor e eletricidade. Com isso, formam facilmente cátions. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://blogdoenem.com.br/quimica-revisao-fuvest/ Fonte: https://conhecimentocientifico.r7.com/metais/ TÓPICO 3 » Nos elementos representativos a carga do íon será igual ao n° de elétrons perdido pelo elemento, vamos analisar como exemplo a imagem do elemento sódio: que é um elemento do grupo 1, com 1 elétron na camada de valência, ele irá formar um cátion monovalentes porqueperde 1 elétron e, assim ocorre para os elementos representativos.» QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://www.topperlearning.com/answer/show-the- diagrammatically-the-electron-distribution-in-a-sodium-atom- and-a-sodium-ion-and-also-give-their-atomic-no/w44uye11 TÓPICO 3 » Já os elementos de transição, por apresentarem a camada d, podem formar mais de um íon, como por exemplo o Fe, onde o Fe2+ ocorre pela perda dos elétrons 4s2, já Fe3+ ocorre pela perda de dois elétrons do 4s2 e 1 elétron do 3d6 ficando 3d5. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://www.makethebrainhappy.com/2020/03/how- many-valence-electrons-are-in-an-atom-of-iron.html TÓPICO 3 » Os semi-metais, também chamados de metaloides possuem características intermediárias entre os metais e não metais. E por isso, podem ter algumas características metálicas e não metálicas ao mesmo tempo, como é o caso do elemento silício que tem a aparência de um metal, porém é quebradiço e é considerado o pior condutor entre os elementos metálicos. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=vjzftdfC_A4 Fonte: https://blogdoenem.com.br/quimica-revisao-fuvest/ TÓPICO 3 » Já os não metais são bons isolantes, pois ao contrário dos metais possuem, em geral, baixa condutividade de calor ou eletricidade. » Apresentam alta afinidade eletrônica, com isso tendem a receber elétrons, ou seja, o n° necessário para atingir a estabilidade de um gás nobre, formando ânions. » Como no exemplo do Cloro, que recebe 1 elétron para atingir a estabilidade. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://querobolsa.com.br/enem/quimica/anions Fonte: https://blogdoenem.com.br/quimica-revisao-fuvest/ TÓPICO 3 » Observem que o H não entra nessas classificações, pois suas propriedades não se enquadram em nenhum dos grupos, mas saibam que se pode encontra-lo em muitas tabelas periódicas no grupo 1 ou menos comumente no grupo 17. Porquê? Porque o H tem a mesma configuração eletrônica de valência do elementos do grupo 1, ns1, e forma íons com carga +1, entretanto não é classificado como um elemento do grupo 1 pois tem pouca semelhança com os metais alcalinos. » O H se assemelha mais com os halogênios não metálicos, pois só precisa de 1 elétron para completar sua valência, também forma íons com carga -1, e existe na forma diatômica, como os halogênios. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros- senai/fundamentos/114-hidrogenio TÓPICO 3 » Grupo 1 - altamente reativos, realizam reações muito exotérmicas, com risco de explosão do gás hidrogênio produzido, por isso devem ser armazenados em solventes orgânicos. Apesar de incolores em solução, na presença de uma chama produzem coloração característica do metal. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ Fonte: https://br.pinterest.com/pin/26543097177346 0355/ TÓPICO 3 » Grupo 2 - possuem alta reatividade, mas realizam reações menos violentas que os elementos do grupo 1. » Estes elementos possuem tendência em perder os seus dois elétrons de valência, e, portanto, reagem com elementos que possam receber esses elétrons. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ TÓPICO 3 » Grupo 13 - apresentam o subnível p e apresentam 3 elétrons na camada de valência. » Uma característica importante é que neste grupo o boro é considerado um não metal e os demais componentes do grupo são considerados metais. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Boro Boro TÓPICO 3 » Grupo 14 - possuem um caráter mais não metálico do que os do grupo 13. Todos os elementos possuem quatro elétrons na camada de valência. » O elemento carbono recebe o maior destaque do grupo, pois está presente em grande abundância na crosta terrestre, nos seres vivos e no meio ambiente. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Carbono Carbono TÓPICO 3 » Grupo 15 - O nitrogênio é o único elemento gasoso do grupo, os demais são sólidos. » Bismuto - único metal do grupo. » Arsênio e o antimônio são semi-metais. » Nitrogênio e fósforo são classificados como não metais. Os elementos possuem cinco elétrons na camada de valência, por conta disso, tendem a compartilhar elétrons para atingir a estabilização (oito elétrons), normalmente através de ligações covalentes. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ TÓPICO 3 » Grupo 16 - o oxigênio, enxofre e selênio são não metais, o telúrio apresenta algumas características metálicas e é considerado um semimetal, e o polônio é radioativo e metálico. » Estes elementos possuem seis elétrons na sua camada de valência. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ TÓPICO 3 » Grupo 17 - é constituído pelos elementos flúor, cloro, bromo e astato. Este último, por ser radioativo e raro, ainda não tem todas as suas propriedades conhecidas. » A configuração eletrônica nos informa que há sete elétrons na camada de valência, portanto, elementos do grupo dos halogênios necessitam somente de um elétron para completar o octeto e ficar estáveis.» QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ TÓPICO 3 » Grupo 18 - todos os elementos são gases na temperatura ambiente e classificados como não metais. » A camada de valência dos gases nobres está completamente preenchida. Por isso, são extremamente estáveis e não reativos, apresentando elevada energia de ionização, sendo necessário aplicar muita energia para retirar um elétron de sua camada de valência devidamente preenchida. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 E 18 Fonte: https://br.pinterest.com/pin/775463629563357121/ TÓPICO 3 » Os elementos de transição podem ser subdivididos em elementos de transição externa, os quais apresentam o subnível d incompleto e elementos de transição interna que apresentam o subnível f incompleto. » Ambos apresentam caráter metálico. » Observe no exemplo que o elemento ferro possui o subnível d incompleto, com 6 elétrons e, por isso é classificado como elemento de transição externa. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 E 12 Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/distribuicao-eletronica-ions.htm TÓPICO 3 » Os elementos de transição, por possuírem os subníveis d e f incompletos, são capazes de obterem facilmente mais de um estado de oxidação, por exemplo, o manganês possui 6 estados de oxidação, variando do +2 ao +7. » Devido isto, os elementos de transição (principalmente os de transição externa) são capazes de realizar inúmeras ligações, caracterizando um grupo enorme de possíveis compostos, como veremos na próxima unidade do caderno. » QUÍMICA DOS ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO: PROPRIEDADES, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DOS ELEMENTOS DOS GRUPOS: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 E 12 Fonte: http://sqbf.ufabc.edu.br/disciplinas/nh1302-2010/aula12.pdf QUÍMICA DOS METAIS DE TRANSIÇÃO , COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO E TEORIAS DE LIGAÇÃO QUÍMICA DOS METAIS DE TRANSIÇÃO • INTRODUÇÃO • IMPORTÂNCIA • CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO • TEORIA WERNER • NÚMERO DE COORDENAÇÃO E GEOMETRIA • DETERMINAÇÃO DO NOX DO ÁTOMO CENTRAL • PRINCIPAIS LIGANTES • NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO TEORIAS DE LIGAÇÃO ENTRE METAIS E LIGANTES • TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA • TEORIA DO CAMPO CRISTALINO • TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR UNIDADE 2 TÓPICO 1 » Os metais de transição são definidos como elementos capazes de formar íons, com um orbital d incompleto. Na imagem podemos ver a localização dos elementos de transição na tabela periódica. No grupo 12, os elementos apresentam o orbital d completo. » INTRODUÇÃO Fonte: https://www.tabelaperiodicacompleta.com/metais-de-transicao/ d TÓPICO 1 » Estes elementos são classificados como metais, com isso, possuem as características de qualquer metal típico, como boa condução de calor e eletricidade, aparência brilhosa, alguns são moles e outros duros, também são resistentes e dúcteis. Podem ser encontrados na forma isolada ou na forma de liga metálica. Como podemos ver nas imagens o elemento níquel e ligas metálicas. » IMPORTÂNCIA Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquel#:~:text=N%C3%ADquel%20 %C3%A9%20um%20elemento%20qu%C3%ADmico,da%20Classifica%C3% A7%C3%A3o%20Peri%C3%B3dica%20dos%20Elementos. Fonte: https://www.manualdaquimica.com/quimica- geral/ligas-metalicas.htm Níquel Ligas metálicas TÓPICO 1 » O número de oxidação (NOX) de um elemento nos ajuda a entender quantos elétrons foram perdidos ou ganhos em uma reação química. » Como podemos ver na imagem, em uma reação de oxidação, o elemento perde elétrons, aumentando o NOX. » Já em uma reação de Redução, o elemento ganha elétrons, diminuindo O NOX.» CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO Fonte: https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/oxidacao-reducao.htm TÓPICO 1 » Conhecer os possíveis estados de oxidação que o metal pode ser encontrado, nos auxilia a prever a maneira que ele pode realizar ligações, bem como, as diferentes propriedades associadas ao número de oxidação dos elementos químicos. » Metais de transição não seguem um determinado padrão dentro de um grupo ou período para o estado de oxidação, como os elementos representativos e, muitos deles possuem a capacidade de formar diferentes tipos de íons. Esse comportamento pode ser justificado pela presença de elétrons no orbital d, que pode acomodar até 10 elétrons. » CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO TÓPICO 1 » Podemos ver nas imagens, a variação do estado de oxidação para os metais de transição no primeiro, segundo e terceiro período da tabela periódica, respectivamente. Notem que alguns elementos apresentam até 8 estados de oxidação, como é o caso do rutênio e do ósmio. » CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 1 » Como calculamos o NOX para átomos e moléculas? » Vamos observar a reação de oxirredução entre zinco e cobre: » Como avaliamos a troca de elétrons entre essas espécies? Íons metálicos na forma de substância simples, neutra e sólida, como o Zn e Cu, recebem o NOX igual a ZERO. » Os demais elementos possuem carga +2. O valor de NOX para substâncias simples e com carga é igual ao valor da sua carga, ou seja, para os dois elementos o NOX é igual a DOIS. » CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO Fonte: https://estudafq.pt/cursos-profissionais/modq5/ TÓPICO 1 » O zinco passa de NOX zero para NOX +2, isso quer dizer que houve aumento no valor do NOX e, PERDA de dois elétrons, portanto sofreu uma reação de OXIDAÇÃO. » O cobre passa de NOX +2 para NOX ZERO, isso quer dizer que houve diminuição no valor numérico do NOX e, GANHO de dois elétrons, portanto, houve uma reação de REDUÇÃO.» CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO Fonte: https://estudafq.pt/cursos-profissionais/modq5/ TÓPICO 1 » Mas como calculamos o NOX quando a reação ocorre entre moléculas? » Nesses casos, não ocorre o recebimento e a doação de elétrons, pois o átomo está ligado covalentemente a outros átomos. » Porém, podemos calcular o NOX teórico dos elementos constituintes da molécula. » Vamos analisar o exemplo apresentado na imagem. » Como HCl é uma molécula neutra, ou seja, não há carga na sua representação, a soma do NOX dos átomos individuais deve ser igual a zero, ou seja, a soma do NOX do H q é = +1 + o NOX do Cl q é desconhecido tem que ser = a ZERO. Isso quer dizer que o NOX do cloro deve ser igual a -1 para manter a neutralidade da molécula: » CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO Fonte: Caderno inorgânica = 0 TÓPICO 1 » Agora, como proceder quando a molécula tem carga? » Neste caso, o somatório do NOX dos átomos será igual à carga total da molécula. Como podemos ver neste exemplo, a carga é igual a menos 4. » Sabemos que o oxigênio possui NOX igual a menos 2, com isso, devemos multiplicar o número de átomos de oxigênio presentes na fórmula que é 7 por menos 2 e, obtemos o valor de menos 14. » Para que o somatório dos valores de NOX seja igual a menos 4, o NOX do fósforo deve ser igual a mais 10, que dividindo pelo número de átomos de fósforo presentes na molécula que é 2, obtemos o valor de mais 5. » CARACTERÍSTICAS E NÚMERO DE OXIDAÇÃO Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » Os compostos de coordenação são formados por um metal ou íon e ligantes que são moléculas, átomos ou íons. » Sua ligação está baseada no modelo ácido-base de Lewis, no qual, o metal ACEITA pares de elétrons do ligante, e o ligante atua como uma base de Lewis, ou seja, DOA pares de elétrons para o metal. » A figura apresentada mostra um modelo geral dos compostos de coordenação. » TEORIA DE WERNER TÓPICO 2 » Os primeiros relatos científicos dos compostos de coordenação foram feitos por Werner em 1883, sendo que esses compostos eram utilizados como corantes, como podemos ver nas imagens, o azul da Prússia e a aureolina. » TEORIA DE WERNER AureolinaAzul da Prússia Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Azul_da_pr% C3%BAssia Fonte: https://es.wikipedia.org/wiki/Aureolina TÓPICO 2 » Atualmente, estudos sobre esses compostos são de grande importância pois estão relacionados a vários setores industriais, bem como no desenvolvimento de novas medicamentos e também presente em moléculas vitais para o nosso organismo como por exemplo a hemoglobina. » TEORIA DE WERNER Fonte: https://www.infoescola.com/sangue/hemoglobina/ TÓPICO 2 » Naquela época, Werner buscava entender como ocorriam as ligações entre metais e seus ligantes, queria explicar como os elementos que possuem mais de um número de oxidação, mesmo quando já neutralizados por outros elementos, ainda de alguma forma reagiam com outras moléculas. » Nos seus estudos, realizou testes com compostos de cobalto e, conseguiu identificar que existem íons ligados diretamente ao íon central, que não estão livres e outros íons fora desta ligação, que estão livres. » Sua pesquisa ficou conhecida como teoria de Werner e explica como estes compostos estão organizados espacialmente. » O primeiro postulado da teoria de Werner diz que a maioria dos metais possuem dois tipos de valência: a valência primária que está relacionada ao NOX e a valência secundáriaque está relacionada ao número de coordenação » TEORIA DE WERNER Fonte: caderno de inorgânica TÓPICO 2 » O segundo postulado diz que todos os elementos tendem a satisfazer tanto às valências primárias quanto às secundárias. » Nos informa também que o número de coordenação é sempre uma constante, como podemos ver na imagem, que ao trocar uma amônia por um cloro o n° de coordenação continua sendo 6, passando a amônia para a valência primária e o cloro para a secundária. » TEORIA DE WERNER Fonte: https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCa talago/14260307062016Quimica_de_Coordenacao_A ula_3.pdf TÓPICO 2 » O terceiro postulado de Werner diz que as valências secundárias estão dirigidas para posições fixas no espaço. » Com isso, relaciona a estrutura espacial ao número de coordenação dos compostos, ou seja, diz que as posições espaciais são fixas e variam de acordo com o número de coordenação. » Compostos com número de coordenação igual a 1 são muito raros. » Com número de coordenação igual a 2 a geometria é linear. A Ag+ possui a configuração eletrônica d10 e, a geometria que obedece a repulsão dos elétrons da camada de valência é a linear. » TEORIA DE WERNER » NÚMERO DE COORDENAÇÃO E GEOMETRIA Fonte: https://www.vectorstock.com/royalty-free- vector/periodic-table-element-silver-icon-vector- 11206091 [Ag(NH3)2] + Fonte: http://wiki.chemprime.chemeddl.org/articles/a/g/(/F ile~Ag(NH3)2%2B.jpg_7360.html Linear Fonte: https://agracadaquimica.com.br/geometria- molecular-quadro-e-excecoes-a-regra-do-octeto/ TÓPICO 2 » Para o número de coordenação igual a 3, a geometria é a trigonal planar. Como podemos ver nas imagens, ligantes volumosos como a trifenilfosfina podem favorecer o número de coordenação igual a 3, devido ao impedimento estérico da estrutura. » NÚMERO DE COORDENAÇÃO E GEOMETRIA Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Trifenilfosfina Fonte: https://www.slideshare.net/fauzanik/struktur- danisomer2 Fonte: https://agracadaquimica.com.br/geometria- molecular-quadro-e-excecoes-a-regra-do-octeto/ Trifenilfosfina [Au(PPh3)3] + TÓPICO 2 » Compostos com número de coordenação 4 normalmente assumem geometria tetraédrica ou quadrado planar. » Compostos com número de coordenação igual a 5 apresentam geometria trigonal bipiramidal e piramidais quadrados. » NÚMERO DE COORDENAÇÃO E GEOMETRIA Fonte: https://agracadaquimica.com.br/geometria- molecular-quadro-e-excecoes-a-regra-do-octeto/ Fonte: caderno de inorgânica Fonte: https://agracadaquimica.com.br/geometria- molecular-quadro-e-excecoes-a-regra-do-octeto/ TÓPICO 2 » Compostos com número de coordenação igual a 5 apresentam geometria trigonal bipiramidal e piramidais quadrados. » Compostos com número de coordenação igual a 6, a geometria mais comum, é a octaédrica. » NÚMERO DE COORDENAÇÃO E GEOMETRIA Fonte: https://agracadaquimica.com.br/geometria- molecular-quadro-e-excecoes-a-regra-do-octeto/ Fonte: caderno de inorgânica Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Geometria_molecular_ octa%C3%A9drica Fonte: caderno de inorgânica TÓPICO 2 » Compostos com número de coordenação igual a 7 a geometria é a bipiramidal pentagonal. » Compostos com número de coordenação igual a 8 a geometria é dodecaédrica. » NÚMERO DE COORDENAÇÃO E GEOMETRIA Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Pentagonal_bipyramid al_molecular_geometry Fonte: caderno de inorgânica TÓPICO 2 » Como determinamos o NOX do átomo central? » Considere o seguinte exemplo apresentado nas imagens. Sabemos que o elemento cloro que tem NOX menos 1 está na valência primária e atua como neutralizador das cargas. Então poderíamos reescrever o composto sem o contraíon cloro, ficando apenas o íon complexo. Como sabemos que o ligante água é neutro, podemos inferir que o NOX do titânio é igual a mais 3. » DETERMINAÇÃO DO NOX DO ÁTOMO CENTRAL Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/335381/ [Ti(H2O)6]Cl3 (Cl)3 [Ti(H2O)6] +3 Valência primária TÓPICO 2 » Os ligantes podem ser espécies aniônicas, moleculares e muito raramente catiônicos, pois devem atuar como bases de Lewis, doando pares de elétrons para o metal. » os ligantes podem ser monodentados, bidentados, tetradentados, pentadentados, hexadentados ou polidentados, como podemos ver na imagem. » PRINCIPAIS LIGANTES Fonte: caderno de inorgânica TÓPICO 2 » Através da nomenclatura correta podemos descobrir quem é o átomo central, qual estado de oxidação e quem são os ligantes. » A 1° regra refere-se a representação da fórmula molecular, onde deve-se escrever primeiramente o cátion e depois os ligantes. » Quando os ligantes são formados por grupos de átomos, escreve-se entre parênteses. O átomo central e os ligantes devem ser colocados entre colchetes. » NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO Cloreto de diaminoprata (I)→ [Ag(NH3)2]Cl Cátion Ligantes Contra íon Fonte: Autora TÓPICO 2 » A 2° regra refere-se a representação da nomenclatura na hora de se escrever o nome por extenso dos compostos de coordenação. Nesse caso, devemos escrever primeiro os ligantes e depois o metal. » A 3° regra refere-se a representação da nomenclatura quanto a quantidade de ligantes, a qual é definida pelo prefixo antes do nome do ligante. » NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO Sulfato de tetraminocobre (II)→ [Cu(NH3)4]SO4 MetalLigantesContra íon Fonte: Autora Fonte: caderno de inorgânica TÓPICO 2 » A 4° regra referente a representação da nomenclatura diz que os ligantes são geralmente escritos em ordem alfabética, de acordo com o nome do ligante e não do prefixo. » A 5° regra referente a representação da nomenclatura diz que deve-se indicar o número de oxidação do átomo central. » NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO Tetraaminodiclorocobalto (III)→ [Co(NH3)4Cl2] Ordem alfabética de acordo com o nome do ligante Fonte: Autora Tetraminoplatina (II)→ [Pt(NH3)4] 2+ Fonte: Autora TÓPICO 2 » A 6° regra referente a representação da nomenclatura diz que na presença de isômeros é necessário indicar a nomeação do mesmo no início da nomenclatura. » NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO Fonte: https://www.slideshare.net/caneman1/new-chm- 152unit10coordinatonchemistrypowerpointssp13-31369782 cis-diaminodicloroplatina(II)→ cis-[Pt(NH3)2Cl2] Compostos cis possuem os ligantes iguais em um mesmo lado do plano espacial Compostos trans apresentam ligantes iguais em lados opostos do plano espacial TÓPICO 3 » Na teoria da ligação de valência, as ligações químicas entre dois átomos acontecem com a sobreposição dos orbitais de valência, onde cada par de elétrons ocupa um orbital de um átomo simultaneamente. » Mas como ocorre esse compartilhamento? quando os orbitais contendo os elétrons se superpõem, ou seja, compartilham uma região no espaço, a densidade eletrônica que é os elétrons dos átomos, se concentram entre os núcleos. » Os dois átomos de hidrogênio, separados em azul, possuem um orbital s contendo um elétron cada um. À medida que se atraem, seus orbitais s são superpostos e a densidade eletrônica aumenta entre os núcleos, ou seja, a quantidade de elétrons entre os núcleos aumenta. Uma vez que esses elétrons são atraídos simultaneamente pelos dois núcleos, os átomos permanecem unidos, formando uma ligação do tipo covalente. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte:https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11021817012017Quimica_Inorganica_I_ aula_06.pdf TÓPICO 3 » Podemos aplicar o mesmo raciocínio para outras moléculas que possuam outros tipos de orbitais, como a molécula do ácido clorídrico, representada em azul e vermelho. Sabemos que o hidrogênio possui somente 1 elétron e sua configuração eletrônica é 1s1. Já o cloro, possui configuração de valência de 3s23p5. Dessa forma, na intenção de preencher o orbital p do cloro, o orbital s do H e o orbital p do cloro se superpõem para formar uma ligação covalente. » O mesmo comportamento pode ser visto ainda na imagem em vermelho para a molécula de cloro (Cl2), onde ocorre a superposiçãodos dois orbitais p de cada átomo para formar a ligação covalente. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte:https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11021817012017Quimica_Inorganica_I_ aula_06.pdf TÓPICO 3 » A medida em que ocorre a aproximação de dois átomos de hidrogênio distantes um do outro, os núcleos positivos atraem a eletrosfera negativa do átomo vizinho, ao mesmo tempo em que as duas eletrosferas negativas se repelem. Mas como a força de atração núcleo-eletrosfera é maior que a repulsão eletrosfera-eletrosfera, a atração ocorre e os átomos se aproximam. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: https://pt.slideshare.net/Taline21/aula-18-teoria-da-ligacao-de-valencia TÓPICO 3 » À medida que os átomos se aproximam, a repulsão entre eletrosfera eletrosfera aumenta e a energia potencial do sistema começa a diminuir. Isso ocorre até um certo ponto de distância entre os átomos, onde a energia de atração entre núcleos e eletrosferas é igual à força de repulsão entre as eletrosferas. Essa distância entre os núcleos é chamada de comprimento de ligação. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: https://pt.slideshare.net/Taline21/aula-18-teoria-da-ligacao-de-valencia TÓPICO 3 » Para compreender a geometria desses compostos, precisamos entender que a superposição de orbitais atômicos formam os orbitais híbridos, que diferenciam-se apenas pela forma diferente dos orbitais originais e esse processo é chamado de hibridização. » É importante frisar que o número de orbitais não é alterado! O que muda é apenas o formato após a superposição. » Para entendermos os orbitais híbridos sp, vamos analisar a molécula do fluoreto de berílio. » Primeiramente vamos avaliar a distribuição eletrônica para o Berílio e o flúor. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fontehttps://isoscience2.wordpress.com/2016/09/03/modelo- quantico-essenciais-da-fisica-2-e-essenciais-da-quimica-5/ 4Be 9F Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » O berílio, para ser capaz de realizar ligações com o flúor precisa promover um elétron para a camada mais externa: » Agora o berílio é capaz de aceitar dois elétrons, um de cada flúor, para formar duas ligações covalentes. Como podemos ver na imagem, a geometria da molécula é explicada porque o orbital 2s e o orbital 2p do berílio se misturam para gerar dois novos orbitais, chamados de orbitais híbridos sp. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: Caderno inorgânica Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » Vamos analisar a formação do orbital hibridizado sp. » Esses dois novos orbitais possuem lóbulos de proporções diferentes (um lóbulo é maior que o outro) e idênticos no formato. Os dois apontam para sentidos diferentes no plano. » Quando juntos, justificam a geometria linear da molécula de BeF2 » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: https://www.quimicasuprema.com/2013/09/hibridizacao-de-orbitais.html Fonte: http://zeus.qui.ufmg.br/~qgeral/?attachment_id=567 TÓPICO 3 » Para compreendermos os orbitais híbridos sp2 vamos analisar a molécula do trifluoreto de boro como exemplo. » Podemos ver mais à esquerda a distribuição do átomo de boro no seu estado fundamental, que ao receber energia, desloca o elétron do orbital s para o orbital p. Quando ocorre a hibridização, um orbital s se mistura com dois orbitais p, e obtemos o orbital hibridizado sp². » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao- boro.htm Fontehttps://isoscience2.wordpress.com/2016/09/03/modelo- quantico-essenciais-da-fisica-2-e-essenciais-da-quimica-5/ 9F Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » Os três orbitais sp² localizam-se no mesmo plano, afastados 120º. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: https://www.quimicasuprema.com/2013/09/hibridizacao-de-orbitais.html TÓPICO 3 » Vamos usar o mesmo raciocínio para a molécula de metano. Podemos ver nas imagens, a distribuição eletrônica para o hidrogênio e carbono. » A esquerda a distribuição do átomo de C na camada de valência, que ao receber energia, desloca 1 elétron do orbital s para o orbital p, com isso, obtemos o orbital hibridizado sp3. » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: https://pir2.forumeiros.com/t113611 -carbono 1H – 1s 1 Fonte: Autora Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » Cada um dos orbitais sp³ formados aponta para uma direção do plano, fornecendo a geometria tetraédrica: » TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Fonte: https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11021817012017Quimica_Inorganic a_I_aula_06.pdf TÓPICO 3 » Já a teoria do campo cristalino diz que o que existe entre o íon central e os seus ligantes é a interação eletrostática, pois os ligantes são bases de Lewis e possuem carga negativa que irá repelir os elétrons do orbital d do metal. » Vamos imagine um metal M, com orbital d semipreenchido. Quando os ligantes se aproximam desse metal (que é um ácido de Lewis e contêm elétrons), ocorre uma repulsão entre os elétrons do ligante e os elétrons do metal. » Quando ocorre a aproximação dos ligantes, acontece a repulsão entre os elétrons e a energia dos orbitais aumenta. » TEORIA DO CAMPO CRISTALINO Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » Porém, essa aproximação pode se dar de duas maneiras: de maneira frontal dos orbitais d (maior repulsão) e de maneira entre os lóbulos dos orbitais d (menor repulsão). » A energia dos orbitais se altera quando a ligação se forma. » TEORIA DO CAMPO CRISTALINO Fonte: Caderno inorgânica Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » Com isso, os orbitais que possuem alinhamento frontal com os ligantes irão possuir mais energia, e são chamados de orbitais eg. Já os orbitais que não estão sobre o eixo e possuem alinhamento não frontal, possuem menor repulsão dos elétrons e seus orbitais possuem menor energia e são chamados de t2g. » Essa diferença de energia entre os orbitais eg e t 2g é chamada de desdobramento do campo cristalino. » A teoria do campo cristalino é bastante útil para que possamos entender como acontecem as ligações químicas entre o metal e seu ligante, porém ainda apresenta falhas quanto a força dos ligantes. » TEORIA DO CAMPO CRISTALINO TÓPICO 3 » Para entendermos a teoria do orbital molecular, vamos analisar a molécula de Hidrogênio. Como mostra a imagem, utilizamos os orbitais atômicos de cada átomo de H para formar os orbitais moleculares da molécula de H2. Ou seja, sempre que DOIS orbitais atômicos se superpõem, formam-se DOIS orbitais moleculares. » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/3288432/ TÓPICO 3 » Também podemos observar na imagem que no orbital molecular ligante, ocorre o abaixamento de energia, resultante da soma das duas funções de onda de forma positiva, e é neste orbital onde há maior concentração de elétrons. Neste mesmo orbital, os elétrons ali presentes são igualmente atraídos pelo núcleo formando a ligação covalente. » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/3288432/ TÓPICO 3 » Já o segundo orbital molecular, que é chamado de orbital molecular antiligante, é o orbital de mais alta energia e de menor densidade eletrônica, ou seja, menor probabilidade de se encontrar um elétron. Em vez de ocorrer a soma de suas funções de onda, elas cancelam-se nessa região, separando as densidades eletrônicas para cada um dos átomos, e, portanto, qualquer elétron nesta região perde estabilidade. » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/3288432/ TÓPICO 3 » Mas como podemos representar os OM de uma forma em que os elétrons da ligação possam ser visualizados? Vamos analisar a imagem que apresenta a interação dos dois elétrons da ligação sigma de H2 que para qualquer molécula pode ser representada a partir do diagrama de níveis de energia. » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR https://www.ufjf.br/quimica/files/2015/06/aula-13- quimica-fundamental-2019-3-Teoria-dos-Orbitais- Moleculares.pdf TÓPICO 3 » Interpretando o diagrama de energia - à esquerda e à direita estão os orbitais1s de cada átomo de hidrogênio, contendo 1 elétron cada um. Quando eles interagem, formam-se os OM da coluna do meio, sendo o de mais baixa energia, o orbital molecular ligante. Este orbital, por ser formado por uma ligação sigma dos orbitais 1s, recebe o nome de orbital molecular sigma ligante. Veja que neste orbital, que possui menor energia, se concentram os elétrons da ligação, chamados de elétrons ligantes. Isso quer dizer que a molécula de H2 é mais estável (tem menor energia) do que dois átomos de H isolados. Já o orbital antiligante se encontra vazio, e recebe a denominação de molecular sigma antiligante. » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR https://www.ufjf.br/quimica/files/2015/06/aula-13- quimica-fundamental-2019-3-Teoria-dos-Orbitais- Moleculares.pdf TÓPICO 3 » como vemos na imagem, outra maneira de identificarmos a estabilidade de uma ligação covalente está relacionada ao cálculo da ordem de ligação: » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » E como devemos proceder para moléculas que possuírem orbitais p? devemos observar os OM que resultam da combinação dos orbitais atômicos p. Como podemos ver na imagem, a possibilidade de superposição frontal na letra a, sobre o eixo z), superposição vertical (letra b, sobre o eixo x) e superposição horizontal (letra c, sobre o eixo y) dos orbitais p resulta sempre dois OM: σ2p ligante e σ*2p antiligante para a ligação frontal e π2p ligante e π*2p antiligante para as outras duas superposições laterais. » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/12243625/ TÓPICO 3 » Para elementos que possuam tanto o orbital s quanto o orbital p devemos combinar esses orbitais para desenvolver o diagrama de níveis de energia. » Podemos observar na figura que os orbitais 2s possuem MENOR energia que os orbitais 2p. Mesmo o orbital antiligante 2s possui menor energia do que o orbital ligante do 2p.» TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/12243625/ TÓPICO 3 » Quando colocamos uma substância em contato com um campo eletromagnético, seu comportamento será resultante da distribuição dos seus elétrons, como vemos na imagem. » No paramagnetismo: As moléculas possuem em sua estrutura um ou mais elétrons desemparelhados que podem ser atraídos por um campo magnético. » No diamagnetismo: As moléculas não possuem elétrons desemparelhados com isso, não sofrem atração por campo eletromagnético. » TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/12243625/ REAÇÕES E MECANISMOS EM COMPLEXOS DE COORDENAÇÃO E INTRODUÇÃO QUÍMICA DE ORGANOMETÁLICOS E BIOINORGÂNICA EQUILÍBRIO DE COORDENAÇÃO • INTRODUÇÃO • COMPLEXOS LÁBEIS E INERTES • DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO DE LIGANTES • MECANISMO DISSOCIATIVO • MECANISMO ASSOCIATIVO • MECANISMO DE ESFERA INTERNA E EXTERNA • MECANISMO DE SUBSTITUIÇÃO EM OCTAEDROS • MECANISMO DE SUBSTITUIÇÃO EM QUADRADO PLANARES • EFEITO TRANS QUÍMICA DE ORGANOMETÁLICOS E BIOINORGÂNICA • INTRODUÇÃO • CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS • NOMENCLATURA, PRINCIPAIS LIGANTES E APLICAÇÕES • INTRODUÇÃO À QUÍMICA BIOINORGÂNICA UNIDADE 3 TÓPICO 1 » Os compostos de coordenação são formados por um metal ou íon e ligantes, que podem ser moléculas, átomos ou íons. E sua ligação está baseada no modelo ácido-base de Lewis. » As reações envolvendo compostos de coordenação acontecem muitas vezes através da substituição de seus ligantes, que em geral ocorrem rapidamente e são facilmente identificadas pelo surgimento de cores diferentes. » INTRODUÇÃO » COMPLEXOS LÁBEIS E INERTES Fonte: https://www.slideshare.net/larissacadorin1/compostos-de-coordenao-79461631 Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Composto_de_coordena%C3%A7%C3%A3o TÓPICO 1 » A velocidade da reação depende do íon metálico, ou seja, do seu raio iônico e de sua carga. » Quanto maior o valor de sua carga e menor for o seu raio, mais forte é a ligação entre metal-ligante. » Quanto maior o raio e menor a carga, mais fraca é a ligação entre metal-ligante, facilitando a sua troca. » COMPLEXOS LÁBEIS E INERTES íon metálico raio iônico carga Fonte: Autora carga raio M Ligante Fonte: Autora raio carga M Ligante Fonte: Autora TÓPICO 1 » Com isso, definiu-se que compostos que trocam facilmente seus ligantes são chamados de lábeis e, compostos que trocam com mais dificuldade seus ligantes são chamados de inertes. Para entendermos melhor, vamos analisar a imagem: » COMPLEXOS LÁBEIS E INERTES Fonte: https://conhecimentocientifico.r7.com/reacoes-quimicas/ TÓPICO 1 » A esquerda da figura, temos os reagentes AB e CD, que ao se chocarem, geram um estado de maior energia, chamado de complexo ativado. Neste momento, as ligações dos reagentes estão sendo enfraquecidas ao mesmo tempo em que novas ligações são formadas. Após, a energia diminui para a formação dos produtos. » Podemos dizer então que, um complexo lábil, que troca rapidamente seus ligantes, possui uma energia de ativação muito baixa, enquanto que um complexo inerte possui uma maior energia de ativação para a troca dos ligantes. » COMPLEXOS LÁBEIS E INERTES Fonte: https://conhecimentocientifico.r7.com/reacoes-quimicas/ TÓPICO 1 » Agora que já compreendemos como é um composto de coordenação, vamos estudar o equilíbrio químico de formação destes composto. » Primeiramente, vamos analisar o exemplo genérico de uma reação reversível: » O que essa equação quer nos dizer? Nos diz que a reação direta é A se transformando em B e que a reação inversa é B se transformando em A. Ambas as reações podem acontecer, mas se a reação direta for favorecida, teremos mais a presença de B do que de A. Porém, se a reação inversa for favorecida, teremos mais a presença de A do que a de B. » DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS » EQUILÍBRIO QUÍMICO Fonte: http://quimicaetevm.blogspot.com/2011/10/representacao- reacao-reversivel.html TÓPICO 1 » O conceito de equilíbrio químico nos diz que duas reações estão em equilíbrio quando a VELOCIDADE da reação direta é igual à VELOCIDADE da reação inversa. » O que isso quer dizer? Isso quer dizer que B é formado na mesma velocidade em que B é decomposto. Em equilíbrio é a velocidade que é igual e não a quantidade de A e B. » No primeiro quadro, temos os reagentes, representados por D, em maior quantidade se convertendo em produtos, que estão representados por E, a uma determinada velocidade. À medida que a quantidade de E aumenta, como vemos no quadro do meio, com a mesma velocidade, E é novamente convertido em D (no quadro da direita). Dessa maneira, fica claro que o equilíbrio não é atingido quando as quantidades de D e E são as mesmas, e sim, quando as velocidades de conversão entre produtos e reagentes se tornam as mesmas. » DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS » EQUILÍBRIO QUÍMICO Fonte: Caderno de Inorgânica TÓPICO 1 » A constante de equilíbrio é que nos ajudará a entender como as concentrações de produtos e reagentes estão distribuídas. E como ela é calculada? » Como podemos ver na imagem, a constante de equilíbrio será a divisão da concentração dos produtos elevado no seu coeficiente estequiométrico pela concentração dos reagentes, também elevados no seu coeficiente estequiométrico. » DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS » EQUILÍBRIO QUÍMICO Fonte: Caderno de Inorgânica TÓPICO 1 » Para que se tenha uma constante de valor alto, é necessário que o valor dos produtos no numerador seja maior que o dos reagentes no denominador. Isso quer dizer que quando temos um valor numérico de constante de equilíbrio alto, existe maior quantidade de produto formado do que de reagentes. Já quando o valor numérico da constante de equilíbrio é pequeno, existe maior quantidade de reagentes do que de produtos na reação. » DETERMINAÇÃODA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS » EQUILÍBRIO QUÍMICO Fonte: Autora Keq Produtos Keq Reagentes TÓPICO 1 » Agora que já entendemos o que é equilíbrio químico e a constante de equilíbrio, vamos analisar o equilíbrio químico na formação de compostos de coordenação. Para isso, vamos considerar a seguinte reação: » O cloreto de prata possui uma constante de equilíbrio igual a 1,8 x 10-10. Esse valor tão pequeno de constante, nos diz que poucos íons prata e cloreto estão em solução, ou seja, a maioria das moléculas está na forma do reagente, porém a situação muda quando adicionamos amônia a esta solução, pois a Prata que é um ácido de Lewis interage com a amônia que é uma base de Lewis, deslocando o equilíbrio químico no sentido de formação dos produtos. » DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS » EQUILÍBRIO QUÍMICO Fonte: Caderno Inorgânica TÓPICO 1 » Como é possível observar na imagem, temos o cloreto de prata no béquer, e poucos íons em solução. Vemos também a visão microscópica, onde é possível ver o cloreto de prata sólido na forma cúbica, enquanto pouquíssimos íons e água se encontram em solução. » Quando adicionamos amônia a esta solução, forçamos a prata a sair da estrutura sólida e ir para a solução, pela afinidade com a amônia. Com isso, aumentamos a solubilidade do sal e a formação de um novo complexo de prata. » DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS » EQUILÍBRIO QUÍMICO Fonte: Caderno Inorgânica Fonte: Caderno Inorgânica TÓPICO 1 » Como podemos calcular a constante de equilíbrio para este complexo? Pegamos a equação química que dá origem ao complexo e escrevemos a constante de equilíbrio. » Como esta constante de equilíbrio está envolvendo a formação de um novo composto, seu nome especial para formação de complexos é constante de formação (kf). » DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE ESTABILIDADE (FORMAÇÃO) E SUAS CARACTERÍSTICAS » EQUILÍBRIO QUÍMICO Fonte: Caderno inorgânica Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » Este mecanismo, envolve a quebra de uma ligação e a liberação de um dos constituintes da molécula. O composto de coordenação, em uma reação do tipo dissociativa, perde um ou mais ligantes. Normalmente, após este tipo de reação, ocorre a inserção de um novo ligante. » Podemos representar este mecanismo em termos de energia de ativação » MECANISMO DISSOCIATIVO Fonte: Caderno inorgânica Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » Quem comanda a entrada do novo ligante é o impedimento estérico, ou seja, cada molécula do ligante ocupa um certo volume espacial, e isso pode ajudar ou atrapalhar na hora de formar a ligação com o metal. Ligantes volumosos ficam mais impedidos de chegar próximo ao metal que já possua um determinado n° de ligantes.» MECANISMO DISSOCIATIVO Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » Quando um ligante se dissocia de um composto de coordenação, e outro estericamente compatível (ou seja, de tamanho adequado) toma o seu lugar, dependendo de onde ele se encaixa na molécula, pode alterar sua estereoquímica. » MECANISMO DISSOCIATIVO Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » No exemplo, vemos o elemento x se dissociando para a entrada do elemento y. Na parte inferior da imagem, vemos 3 possíveis posições para a entrada de y, representadas por 1, 2 e 3. Entretanto, a inserção de y pelas posições 2 e 3, não é favorecida, pois já há um ligante volumoso no composto, representado por A. Indicando impedimento estérico nessas posições. Com isso, o elemento Y entra na estrutura na mesma posição do elemento x, configurando a possibilidade número 1. » MECANISMO DISSOCIATIVO Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » No mecanismo associativo, um ligante se aproxima do complexo e forma um composto intermediário com número de coordenação maior. O próximo passo é a saída do ligante que já pertencia ao complexo. o ligante a ser inserido, ao contrário do processo dissociativo, entra primeiro na estrutura para formar um composto intermediário, e somente depois de sua entrada é que ocorre a eliminação de um ligante que já estava na estrutura. » Podemos representar este mecanismo em termos de energia de ativação. » MECANISMO ASSOCIATIVO Fonte: Caderno inorgânica Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » O mecanismo de esfera interna e externa ocorre quando envolve reações de oxirredução, ou seja, há troca de elétrons entre os complexos. » Quando as duas moléculas são ligadas através de um ligante em comum, no qual um elétron é transferido, o nome do mecanismo é de esfera interna. » Quando esta troca de elétrons ocorre em esferas de coordenação separadas, o nome do mecanismo é de esfera externa. » MECANISMO DE ESFERA INTERNA E EXTERNA TÓPICO 2 » Na Etapa 1 ocorre a aproximação dos reagentes para a futura interação e ligação química. Na Etapa 2, ocorre o tunelamento, ou seja, forma-se uma ponte entre os dois ligantes. Na Etapa 3, ocorre a efetiva transferência de elétrons e troca de ligantes. Na Etapa 4, ocorre a separação dos produtos formados. » MECANISMO DE ESFERA INTERNA E EXTERNA Fonte: Caderno inorgânica 1 2 3 4 TÓPICO 2 » Observe, neste outro exemplo, que em um primeiro momento, os dois complexos se aproximam, promovendo a formação da ponte, onde o cloro fica ligado aos dois complexos, nesse momento ocorre a troca de elétrons e, após a troca, os produtos formados se separam. » MECANISMO DE ESFERA INTERNA E EXTERNA Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » Já o mecanismo de esfera externa une os átomos dos ligantes e a transferência de elétrons ocorre na esfera externa de coordenação. Este tipo de mecanismo acontecerá quando ambos os lados da equação química são idênticos. Nestes exemplos, a troca de elétrons ocorre de forma simultânea, podendo ser chamada de reação de auto troca. » MECANISMO DE ESFERA INTERNA E EXTERNA Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » Observe, neste outro exemplo, que em um primeiro momento, os dois complexos se aproximam, promovendo a transferência de elétrons, após ocorre a separação dos produtos formados. » MECANISMO DE ESFERA INTERNA E EXTERNA Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » O mecanismo de substituição em octaedros ocorre em uma única etapa, onde o nucleófilo, representado por Y, entra na esfera de coordenação ao mesmo tempo em que o grupo abandonador, representado por X, deixa o complexo. Neste caso ocorre a formação de um estado de transição. Quando o processo termina, temos a formação do produto, Metal-Y. » Podemos representar este mecanismo em termos de energia de ativação. » MECANISMO DE SUBSTITUIÇÃO EM OCTAEDROS Fonte: Caderno inorgânica Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 » Nas reações de substituição em complexos quadrados planares, como podemos ver na imagem, mantém a mesma configuração que os reagentes, apenas com a diferença de que entrou o ligante em sua estrutura primeiro e posteriormente saiu o grupo abandonador. » MECANISMO DE SUBSTITUIÇÃO EM QUADRADOS PLANARES Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 2 Qquanto maior o efeito trans-dirigente do ligante que está presente no complexo, maior a possibilidade do novo ligante que será inserido na estrutura, se posicionar de maneira trans. » Se trocarmos um dos ligantes cloro por um grupamento amônia, qual dos ligantes irá abandonar a estrutura? Se o ligante A possuir maior efeito trans- dirigente, o ligante A permitirá a entrada do grupo amino em posição trans a ele. Agora, se o grupamento B possuir o efeito trans-dirigente maior, o ligante B permitirá a entrada do grupo amino em posição trans a ele. » EFEITO TRANS Fonte: Caderno inorgânica Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » Podemos definir os organometálicos como moléculas que apresentam ligação química entre carbono e algum tipo de metal ou semimetal. Podemos ver na imagem dois exemplos, no primeiro um composto que não é organometálico, apesar de apresentar o grupamento CH3, que contém carbono, o mesmo está diretamente ligado ao Oxigênio e nãoao metal titânio. Na segunda imagem, vemos um composto organometálico, onde o Carbono está diretamente ligado ao metal níquel. » INTRODUÇÃO Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » Nesta imagem da tabela periódica, podemos observar os tipos de ligação que ocorrerá entre os átomos do composto organometálico, visando a configuração eletrônica mais estável. » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS Fonte: Caderno inorgânica TÓPICO 3 » A ligação iônica em compostos organometálicos ocorre entre os grupos 1 e 2 da tabela periódica, que são os metais alcalinos e alcalinos terrosos, respectivamente com íons chamados de carbanions (compostos de carbono e hidrogênio que receberam elétrons, ou seja, são ânions). » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/search/carbanion TÓPICO 3 » Já os compostos poliméricos formam cadeias infinitas, como podemos ver na imagem, o átomo metálico fica ligado a hidrocarbonetos. Os elementos metálicos que normalmente fazem este tipo de ligação são o berílio e o magnésio. » Os compostos moleculares deficientes de elétrons fazem ligações do tipo sigma entre radicais orgânicos e elementos como o Lítio e o sódio, bem como com elementos do grupo 12 e 13 da tabela periódica. » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS Fonte: Caderno de inorgânica TÓPICO 3 » Para entendermos o pq de serem deficientes em elétrons, vamos analisar a seguinte imagem: o lítio ao realizar uma ligação sigma covalente, se estabiliza com quatro elétrons, no lugar de oito, saindo da regra do octeto. Já o boro e o alumínio, neste exemplo ficam estáveis com seis elétrons, fugindo novamente à regra do octeto. » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS Fonte: Caderno de inorgânica TÓPICO 3 » Como exemplo de compostos moleculares ricos em elétrons podemos citar os elementos, Arsênio, antimônio e Bismuto, que pertencem à família 15 da tabela periódica e possuem os estados de oxidação 3 e 5. Estes elementos possuem cinco elétrons na camada de valência e ao formarem compostos organometálicos com número de oxidação igual a 3, deixam dois elétrons livres sem participar da ligação, como podemos ver na imagem. Por conta dessa característica, podem atuar como bases de Lewis. » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS Fonte: Autora TÓPICO 3 » Os compostos moleculares que seguem o octeto pertencem à família 14, como o silício, germânio, estanho e chumbo e, formam organometálicos cuja fórmula geral podemos ver na imagem, apresentando geometria tetraédrica, semelhante aos compostos de carbono. Um exemplo desse tipo de composto podemos ver nessa outra imagem. Isso acontece, pois possuem quatro elétrons na camada de valência e, portanto, necessitam de mais quatro elétrons para atingir o octeto. » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS Fonte: Autora Fonte: http://www.mecharonics.com/html/product/source_elements _l.php TÓPICO 3 » Para alguns compostos organometálicos a estabilidade só é atingida com 16 ou 18 elétrons ao redor do átomo central. » Sendo que, o comportamento mais esperado, ou seja, mais semelhante à estrutura de um gás nobre é a presença de 18 elétrons na camada de valência. Porém, existem suas exceções, que possuem 16 elétrons e também são estáveis. » Podemos separar em dois métodos a contagem desses elétrons, entretanto, devemos levar em consideração que os elétrons a serem contados devem ser a soma dos elétrons pertencentes à camada de valência do átomo central mais aqueles elétrons recebidos de outros elementos que a ele estão ligados. » No método 1, o método do par doador, devemos considerar que os ligantes doam elétrons para o átomo central. Para realizar a contagem, devemos levar em consideração a carga de cada ligante e determinar o estado de oxidação do elemento central. » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS TÓPICO 3 » No método 2, o método do ligante neutro, considera os elétrons doados pelos ligantes como neutros. Para ligantes inorgânicos simples, a carga é igual à carga do íon livre. » Lembrando que, qualquer um dos métodos é válido. » Vamos analisar esse exemplo realizando a contagem através dos dois métodos. Reparem que a soma dos elétrons é igual para os 2 métodos, o complexo apresenta 17 elétrons, portanto é uma molécula instável. O que mudou de um método para outro são os valores atribuídos aos ligantes e ao metal. » CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS ESTÁVEIS [Cr(ⴄ5-C5H5) (ⴄ6-C6H6)] Método do ligante neutro Método da doação de pares de elétrons Cr (grupo 6) 6 elétrons (Nox = +1 pela neutralidade) = (6 – 1) = 5 elétrons ⴄ5-C5H5 5 elétrons É tratado como (C5H5) -1 = 6 elétrons ⴄ6-C6H6 6 elétrons 6 elétrons TOTAL 17 elétrons (não estável) 17 elétrons (não estável) TÓPICO 3 » A nomenclatura para os compostos organometálicos segue as mesmas regras utilizadas para os complexos de coordenação. » Apenas é adicionado, quando necessário, na primeira parte da nomenclatura a hapticidade dos compostos, indicando quantos elementos estão ligados ao metal » Por exemplo, di para 2, seguido da palavra “hapto”. » A nomenclatura para esses compostos é muito complexa e pode variar nos livros. » NOMENCLATURA, PRINCIPAIS LIGANTES E APLICAÇÕES Fonte: https://docplayer.com.br/7124687-Compostos- organometalicos-do-bloco-d-prof-fernando-r-xavier.html TÓPICO 3 » A nomenclatura para os compostos organometálicos segue as mesmas regras utilizadas para os complexos de coordenação. » Apenas é adicionado, quando necessário, na primeira parte da nomenclatura a hapticidade dos compostos, indicando quantos elementos estão ligados ao metal » Por exemplo, di para 2, seguido da palavra “hapto”. » A nomenclatura para esses compostos é muito complexa e pode variar nos livros. » NOMENCLATURA, PRINCIPAIS LIGANTES E APLICAÇÕES Fonte: https://docplayer.com.br/7124687-Compostos- organometalicos-do-bloco-d-prof-fernando-r-xavier.html
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