Fundamentos da Química Inorgânica

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FUNDAMENTOS DA 
QUÍMICA INORGÂNICA
UNIASSELVI-PÓS
Autoria: Lucile Cecília Peruzzo
Indaial - 2021
1ª Edição
CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI
Rodovia BR 470, Km 71, no 1.040, Bairro Benedito
Cx. P. 191 - 89.130-000 – INDAIAL/SC
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Reitor: Prof. Hermínio Kloch
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Equipe Multidisciplinar da Pós-Graduação EAD: 
Carlos Fabiano Fistarol
Ilana Gunilda Gerber Cavichioli
Jairo Martins 
Jóice Gadotti Consatti
Marcio Kisner
Norberto Siegel
Julia dos Santos
Ariana Monique Dalri
Marcelo Bucci
Revisão Gramatical: Equipe Produção de Materiais
Diagramação e Capa: 
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Copyright © UNIASSELVI 2021
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri
 UNIASSELVI – Indaial.
Impresso por:
P471f
 Peruzzo, Lucile Cecília
 Fundamentos da química inorgânica. / Lucile Cecília Peruzzo – Indaial: 
UNIASSELVI, 2021.
 187 p.; il.
 ISBN 978-65-5646-455-8
 ISBN Digital 978-65-5646-456-5
1. Química inorgânica. - Brasil. II. Centro Universitário Leonardo da 
Vinci.
CDD 546
Sumário
APRESENTAÇÃO ............................................................................5
CAPÍTULO 1
Metais, não Metais, Gases Nobres e Introdução 
À Química do Estado Sólido ........................................................ 7
CAPÍTULO 2
Compostos de Coordenação .................................................... 75
CAPÍTULO 3
Química Bioinorgânica ............................................................. 133
APRESENTAÇÃO
Acadêmico, bem-vindo à disciplina de Fundamentos da Química 
Inorgânica!
Se a química orgânica é definida como a química dos compostos de 
hidrocarbonetos e dos derivados, a química inorgânica pode ser descrita, 
amplamente, como a de "todas as outras coisas". Isso inclui todos os elementos 
restantes na tabela periódica, incluindo o carbono, que desempenha um papel 
importante em muitos compostos inorgânicos. 
A química organometálica é um ramo muito grande e de rápido crescimento, 
o qual une ambas as áreas, considerando compostos que contêm ligações diretas 
de metal-carbono e incluem a catálise de muitas reações orgânicas. 
A química bioinorgânica faz a ponte entre a bioquímica e a química 
inorgânica, e a química ambiental inclui o estudo de compostos inorgânicos e 
orgânicos. Como pode ser imaginado, o reino inorgânico é, extremamente, amplo, 
e fornece áreas, essencialmente, ilimitadas para a investigação.
A química inorgânica lida com substâncias que possuem, virtualmente, todos 
os tipos conhecidos de características físicas e estruturais. 
Nosso livro didático será dividido em três capítulos. No Capítulo 1, 
começaremos com uma revisão dos metais, dos não metais e dos gases nobres, 
e com uma discussão a respeito de substâncias que existem no estado sólido, 
como matrizes estendidas, ao invés de unidades moleculares. Existem muitas 
substâncias importantes que não são moleculares. A maioria dos próprios 
elementos é não molecular. Assim, mais da metade dos elementos é metal, a partir 
dos quais as matrizes compactadas de átomos são mantidas juntas, por elétrons 
deslocalizados, enquanto outros, como carbono, silício, germânio, fósforos 
vermelho e preto e boro, envolvem redes infinitas de ligações mais localizadas. 
No Capítulo 2, estudaremos os metais de transição. Na terminologia 
moderna, tal compostos são chamados de compostos de coordenação. A química 
dos compostos de coordenação é uma importante e desafiadora área da química 
inorgânica moderna. Esse interesse foi gerado pela descoberta das atividades 
antibacteriana, fúngica e cancerígena de vários compostos de coordenação.
Finalmente, no Capítulo 3, trataremos da química bioinorgânica. Pode ser 
definida como a ciência que lida com o estudo da reatividade química de elementos 
e de compostos inorgânicos em sistemas biológicos. O foco principal são os íons 
metálicos, com interesse na interação deles com os ligantes biológicos e nas 
importantes propriedades químicas que são capazes de exibir e de transmitir a 
um organismo. Essas propriedades incluem catálise, sinalização, regulação, 
detecção, defesa e suporte estrutural (LIPPARD, 1994).
Conectaremos a química de materiais inorgânicos a algumas das aplicações 
atuais e emergentes, especialmente, sob o domínio da química em nanoescala. 
Interessante, não é mesmo?! 
Convidamos você a iniciar os estudos desse maravilhoso universo de 
elementos químicos e das propriedades tão importantes.
Prof.ª Dra. Lucile Cecília Peruzzo
CAPÍTULO 1
Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado 
Sólido
A partir da perspectiva do saber-fazer, neste capítulo você terá os seguintes 
objetivos de aprendizagem:
• Descrever as diferenças entre metais e não metais.
• Identificar um elemento, se metal ou não metal, dadas as propriedades.
• Ditar as reações de metais com oxigênio, água e alguns ácidos e bases 
comuns.
• Analisar as reações de não metais com oxigênio.
• Organizar os metais em ordem de reatividade e construir séries.
• Relacionar a composição, a estrutura e as propriedades dos sólidos.
• Compreender que, quando átomos, íons e moléculas não têm energia 
suficiente para escapar da influência dos vizinhos, formam sólidos com arranjos 
característicos. 
• Classificar os sólidos cristalinos com base na natureza das forças de ligação. 
• Diferenciar materiais cristalinos e amorfos.
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 Fundamentos da Química Inorgânica
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
1 CONTEXTUALIZAÇÃO
Em casa, na rua, no trabalho, estamos rodeados de metais e de não metais. 
Na cozinha, usamos metais e não metais. Os utensílios são feitos de metais, como 
ferro, alumínio, zinco e cobre. Nossos recipientes de armazenamento podem ser 
feitos de materiais não metálicos, como plásticos e vidro. Assim, metais e não 
metais são parte integrante das nossas vidas.
Além das situações da vida cotidiana, metal e não metal são, industrialmente, 
muito importantes. Eles desempenham um papel fundamental na nossa economia 
nacional. Você já deve ter ouvido falar das várias indústrias de ferro e de aço, das 
de zinco e de cobre e das de alumínio, estabelecidas no nosso país. Existem, 
basicamente, indústrias de base metálica. Além disso, você, também, já ouviu 
ter conhecimento das plantas ácidas e das fábricas de fertilizantes. Estas são 
indústrias baseadas em não metais. Todos esses metais e não metais são obtidos 
de minerais.
A maioria dos elementos químicos é metal. Muitos têm as propriedades 
comuns de ser brilhantes, muito densos e com altos pontos de fusão. Os metais 
tendem a ser dúcteis (podem ser transformados em fios finos) e maleáveis (podem 
ser martelados em folhas finas). São bons condutores de calor e de eletricidade. 
Todos eles são sólidos à temperatura-ambiente, exceto o mercúrio. Em reações 
químicas, perdem elétrons, facilmente, para formar íons positivos. É possível citar, 
como exemplos de metais, a prata, o ouro e o zinco (MANNING, 2008). 
Os não metais incluem gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), hidrogênio (H), 
oxigênio (O), nitrogênio (N), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) líquido e elementos 
sólidos, como carbono, enxofre, fósforo e iodo. Os não metais, exceto os gases 
nobres, compartilham, prontamente, os elétrons. Os átomos são unidos por 
ligações covalentes, ou seja, átomos que compartilham os elétrons externos. 
Frequentemente, formam moléculas diatômicas, como H2, Cl2, N2, moléculas 
maiores, como P4 e Sg, ou moléculas gigantes, ou seja, uma rede de átomos de 
volume indefinidamente grande, a exemplo do carbono na forma de grafite ou de 
diamante (HABASHI, 2010).
Os gases nobres são compostos, apenas, de átomos individuais, sendo 
monoatômicos.Com temperatura e pressão-ambiente, são não reativos. Devido à 
falta de reatividade, por muitos anos, foram chamados de gases inertes ou raros. 
No entanto, os primeiros compostos químicos, contendo os gases nobres, foram 
preparados em 1962 (FEITOSA; BARBOSA; FORTE, 2016).
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 Fundamentos da Química Inorgânica
Embora os gases nobres sejam constituintes, relativamente, menores da 
atmosfera, o gás natural contém quantidades substanciais de hélio. Por causa da 
baixa reatividade, o argônio é, frequentemente, usado como uma atmosfera não 
reativa (inerte) para soldagem e em lâmpadas. A luz vermelha, emitida pelo néon, 
em um tubo de descarga de gás, é usada em luzes de néon.
Os não metais são, geralmente, quebradiços, opacos, têm pontos de fusão 
baixos e maus condutores de calor e de eletricidade. Em reações químicas, 
tentam ganhar elétrons para formar íons negativos. Exemplos de não metais são 
hidrogênio, carbono e nitrogênio. 
Estamos cercados por sólidos e os usamos, com maior frequência, em 
comparação aos líquidos e aos gases. Para diferentes aplicações, precisamos 
de sólidos com propriedades amplamente diferentes. Essas propriedades 
dependem da natureza das partículas constituintes e das forças de ligação. 
Portanto, o estudo da estrutura dos sólidos é importante. A correlação entre 
estrutura e propriedades ajuda na descoberta de novos materiais sólidos e com 
propriedades desejadas, como supercondutores de alta temperatura, materiais 
magnéticos, polímeros biodegradáveis para embalagens, sólidos biocompatíveis 
para implantes cirúrgicos etc. (NCERT, 2007).
Neste capítulo, abordaremos as principais características e as propriedades 
relevantes de metais, de não metais e de gases nobres. Entenderemos que, 
nos sólidos, os diferentes arranjos possíveis de partículas geram vários tipos de 
estruturas. A correlação entre a natureza das interações, dentro das partículas 
constituintes, e as várias propriedades dos sólidos, também será explorada.
2 METAIS
Para saber se um determinado elemento é um metal ou não, isso depende de 
algumas das propriedades dele. Que propriedade ou combinação de propriedades 
define um metal? Para o químico, um elemento é um metal se o óxido reage, com 
ácidos, para dar sais, mesmo que a classificação química seja, rigorosamente, 
aplicável, apenas, aos elementos dos grupos principais da tabela periódica. Os 
elementos dos blocos d e f são, em qualquer caso, considerados metais. Para um 
físico, um elemento é um metal se apresenta boa condutividade elétrica. Esse 
critério abrange metais diferentes, como o sódio e o ouro (DELFINO; SACCONE, 
s.d.).
Na Tabela Periódica apresentada a seguir, os metais estarão posicionados à 
esquerda, enquanto, à direita, estarão os não metais. Elementos que apresentam 
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Em Química, uma substância de caráter anfótero é aquela 
capaz de reagir com comportamento ácido ou básico. Substâncias 
anfotéricas podem ser moléculas, íons ou compostos de coordenação 
que reagem com bases e com ácidos. A água é um exemplo de 
substância anfotérica.
FONTE: <https://www.britannica.com/science/amphoterism>. 
Acesso em: 24 abr. 2021.
comportamento químico limítrofe entre os metais e os não metais (por exemplo, 
semimetais Be e Al, cujos óxidos têm um caráter anfotérico) serão destacados 
na 1a, enquanto a 1b elencará elementos com um comportamento limítrofe em 
relação à condutividade elétrica (B, Si etc.).
FIGURA 1 – TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS
(a) classificação química
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 Fundamentos da Química Inorgânica
b) classificação física
FONTE: <https://www.todamateria.com.br/tabela-periodica/>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Aproximadamente, 80, dos elementos químicos conhecidos na tabela 
periódica, são metálicos. Mais de três quartos dos metais são usados 
industrialmente, mas apenas oito estão disponíveis a um custo baixo e em 
quantidade suficiente para servir de base para materiais comuns da engenharia: 
cobre, ferro, chumbo e estanho, usados há milhares de anos e em várias formas 
metálicas; e alumínio, magnésio, níquel e zinco, adições, relativamente, novas. 
Os metais apresentam propriedades físicas que variam, significativamente, com a 
posição do metal na tabela periódica (DEFINO; SACCONE, s.d.).
Os metais têm densidades variáveis, de 0,534 para o lítio a 22,48 g/cm3 
para o ósmio. As temperaturas de ponto de fusão, à pressão-ambiente, variam de 
-38,8° C, para Hg, o único metal líquido à temperatura-ambiente, e para césio e 
gálio, que fundem a 28,4 e a 29,8 oC, a 3422 ° C, para o tungstênio (W) (FEITOSA; 
BARBOSA; FORTE, 2016).
A dureza dos metais pode variar amplamente, desde metais macios, como 
lítio (Li), sódio (Na) e chumbo, (Pb), a metais duros, como o tungstênio (W) etc.
Os metais são sólidos não transparentes, que exibem um brilho particular. A 
cor não varia muito: do cinza azulado do chumbo (Pb) e do zinco (Zn) ao branco 
da prata (Ag), com a única exceção de dois metais coloridos: ouro (Au) e cobre 
(Cu).
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
FIGURA 2 – ALGUNS METAIS
FONTE: <https://intl.siyavula.com/read/science/grade-7/the-periodic-table-of-
elements/09-the-periodic-table-of-elements?id=toc-id-5>. Acesso em: 24 abr. 2021.
A ductilidade (propriedade de serem, facilmente, transformados em fios) e a 
maleabilidade (propriedade de serem transformados em lâminas) são típicas dos 
metais em oposição à fragilidade de outros sólidos (sólidos iônicos) (BORGES; 
ALVES, 2017).
Vários metais podem ser classificados em função das propriedades e das 
aplicações:
• Metais leves Li, Be, Mg, Al, Ti (usados em ligas leves).
• Metais refratários Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Re (pontos de fusão elevados).
• Metais de solda macios Ga, In, Sn, Pb, Sb, Bi.
• Ligas de metais ferrosos Ti, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn.
• Metais preciosos Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au. 
A família dos metais preciosos resiste à ação de muitos produtos químicos e, 
portanto, são usados como joias e padrões monetários. Prata (Ag) e Ouro (Au), 
com o Cobre (Cu), também, são chamados de metais de cunhagem, devido ao 
amplo uso em moedas e em medalhas.
Muitas das propriedades dos metais, incluindo, grande raio atômico e 
baixas energias de ionização e de eletronegatividade, devem-se ao fato de que 
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 Fundamentos da Química Inorgânica
os elétrons da camada de valência podem ser removidos facilmente. Como os 
elétrons de valência podem se mover livremente, os metais são bons condutores 
de calor e de eletricidade (KOWENJE, 2017).
Nos metais, como esses elétrons de valência não estão, fortemente, ligados 
ao núcleo, fazem ligações do tipo metálica. Nesse tipo de ligação, cada átomo, 
em um cristal de metal, contribui com todos os elétrons na camada de valência 
para todos os outros átomos no cristal. Outra maneira de ver esse mecanismo 
é imaginar que os elétrons de valência não estão, intimamente, associados a 
átomos individuais, mas, em vez disso, movem-se entre os átomos dentro do 
cristal. Portanto, os átomos individuais podem "deslizar" uns sobre os outros, 
embora permaneçam, firmemente, mantidos juntos pelas forças eletrostáticas 
exercidas pelos elétrons. Por isso, muitos metais podem ser transformados em 
folhas finas (maleáveis) ou em fios finos (dúcteis) (DOE-HDBK, 1993). Quando 
uma diferença de potencial elétrico é aplicada, os elétrons se movem, livremente, 
entre os átomos, e uma corrente flui.
FIGURA 3 – ELÉTRONS LIVRES NOS METAIS - LIGAÇÃO METÁLICA
FONTE: <https://quimicagabrielpelotas.webnode.com/conteudo-de-quimica/
liga%C3%A7%C3%B5es-quimicas2/>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Pode-se pensar em um metal como uma grande quantidade de cátions 
mantidos juntospor um “mar’’ de elétrons. Esse modelo explica muitas das 
propriedades físicas. Por exemplo, os metais conduzem eletricidade porque os 
elétrons do ‘’mar’’ podem responder a uma diferença de potencial aplicada, e se 
movem além dos cátions estacionários (ATKIS; JONES, 2012).
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
2.1 PROPRIEDADE QUÍMICA DOS 
METAIS
As propriedades químicas de um material são muito importantes, 
particularmente, no que diz respeito à capacidade de resistência à corrosão.
A corrosão é definida como a destruição ou a deterioração de um material, 
devido à reação ao ambiente. Esses materiais incluem metais, como ferro, cobre 
etc., e não metais, como cerâmica, plástico, borracha etc. A corrosão pode ser 
rápida ou lenta. Por exemplo, o aço é, gravemente, atacado, em poucas horas, 
pelo ácido politiônico, enquanto, por outro lado, os trilhos da ferrovia, geralmente, 
apresentam leve ferrugem ao longo de muitos anos. A corrosão destrói os objetos 
feitos de metais e as ligas, mas o mundo moderno precisa desses materiais. Cerca 
de 80 por cento das paradas não programadas e das quebras, nas indústrias, são 
devidas à corrosão (SHARMA, 2012).
Modifica outras propriedades, como a resistência ao desgaste e à fadiga. Os 
agentes químicos são, sobretudo, os ácidos que atacam os metais. Por exemplo, 
o ácido clorídrico ataca o ferro e o zinco a frio, enquanto o ácido sulfúrico é 
decomposto por estes. O ácido nítrico ataca a maioria dos metais, exceto o ouro e 
a platina (MARTINS; PEREIRA, 2010).
Agora, entenderemos algumas reações químicas comuns dos metais.
1. Reação dos metais com o oxigênio: A maioria dos metais reage com o 
oxigênio e forma óxidos. O oxigênio é um não metal muito reativo, que consegue 
reagir com quase todos os demais elementos químicos. A reação é, em geral, 
denominada de queima ou combustão, e produz óxidos de vários tipos (FELTRE, 
2004).
4Na(s) + O2(g) ⎯⎯→ 2Na2O(s) 
2Mg(s) + O2(g) ⎯⎯→ 2MgO(s) 
4Al(s) + 3O2(g) ⎯⎯→ 2Al2O3(s)
Os óxidos de metais são básicos por natureza, pois reagem com a água e 
formam bases, por exemplo, Na2O, CaO, MgO, K2O etc.
2. Reação de metais com ácidos: Os metais reagem com ácidos comuns, 
como HCl diluído e H2SO4 diluído com produção de H2 (NIOS, 2008).
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 Fundamentos da Química Inorgânica
Mg(s) + 2HCl(aq) ⎯⎯→ MgCl2(aq) + H2(g) 
Zn(s) + H2SO4(aq) ⎯⎯→ ZnSO4(aq) + H2(g)
A reação da fita de Mg com HCl diluído será representada a seguir:
FIGURA 4 – REPRESENTAÇÃO DO PROCEDIMENTO 
EXPERIMENTAL DA REAÇÃO DE MG COM HCL DILUÍDO
FONTE: <https://www.nios.ac.in/media/documents/secscicour/
English/Chapter-27.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
3. Reação de metais com água: Muitos metais reagem com água para 
formar hidróxidos. Os hidróxidos são básicos por natureza. O sódio e o potássio 
reagem com a água fria (NIOS, 2008).
2Na(s) + 2H2O(l) ⎯⎯→ 2NaOH(aq) + H2(g) 
2K(s) + 2H2O(l) ⎯⎯→ 2KOH(aq) + H2(g)
Magnésio reage com água quente.
Mg(s) + H2O(l) ⎯⎯→ Mg(OH)2(aq) + H2(g)
Metais, como Al ou Fe, reagem ao aquecimento com água ou vapor. Nessas 
condições, os metais formam óxidos metálicos.
2Al(s) + 3H2O(g) ⎯⎯→ Al2O3(s) + 3H2(g) 
Fe (s) + 4H2O(g) ⎯⎯→ Fe3O4(s) + 4H2(g)
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
4. Reação de metais com bases comuns: Alguns metais, como alumínio e 
zinco, reagem com bases comuns (NIOS, 2008).
Sn(s) + 2NaOH(aq) + H2O(l) ⎯⎯→ Na2SnO3(s)
Zn(s) + 2NaOH(aq) ⎯⎯→ Na2ZnO2(s) 
2.2 CORROSÃO DOS METAIS
Como você sabe, os metais reagem com o ar e formam os óxidos. Essa 
tendência de formação afeta as propriedades físicas e químicas. Você consegue 
imaginar um exemplo na observação do dia a dia? Você já deve ter observado os 
pregos enferrujados na sua casa, as grades de ferro ou o portão enferrujado no 
jardim, devido à oxidação do ferro. Ainda, uma camada verde sobre uma moeda 
de cobre antiga. Essa camada verde é devida à oxidação, que leva à formação de 
óxido de cobre, o qual é, finalmente, convertido em carbonato de cobre básico na 
superfície. Todos esses processos de oxidação de metais são conhecidos como 
corrosão (TALBOT; TALBOT, 2018).
O fenômeno da corrosão consiste no processo de deterioração dos materiais 
metálicos por meio de reações químicas e eletroquímicas, pois esses materiais 
buscam atingir um estado de menor potencial de energia (SALAZAR-JIMÉNEZ, 
2015).
Os produtos que se formam a partir do processo de corrosão, na superfície 
do material, podem afetar, negativa ou positivamente, as propriedades do 
material, dependendo da natureza e das condições que o cercam. No caso do 
ferro (e de outros metais), o produto que se forma é conhecido como ferrugem, 
e tem densidade menor do que o metal-base, o que faz com que se desprenda 
da superfície, consumindo o material. Por outro lado, para outros tipos de metais, 
como alumínio, níquel ou cromo, produtos de corrosão têm uma densidade maior 
do que o material de base, formando uma camada sólida e estável na superfície, 
evitando que a corrosão se espalhe, protegendo-o. Esse processo é conhecido 
como passivação, fenômeno que dá o nome de inoxidável a um material, como 
aços inoxidáveis (REVIE, 2011; SCHWEITZER, 2010 apud SALAZAR-JIMÉNEZ, 
2015).
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 Fundamentos da Química Inorgânica
FIGURA 5 – FENÔMENO DA PASSIVAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL
FONTE: <https://www.grupohumma.com.br/biblioteca/
Passiv_farma.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
A capacidade do aço inoxidável de resistir à corrosão é atribuída à formação 
de um filme de superfície passivo insolúvel, relativamente, não reativo, enriquecido 
de óxido-hidróxido de cromo, que se forma, naturalmente, na presença de 
oxigênio (autopassivação).
2.3 PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E 
FÍSICAS DOS METAIS
A razão pela qual os metais e as ligas diferem tanto de outros elementos, 
e mais, geralmente, de sólidos não metálicos, depende da ligação metálica 
característica que está na base da estrutura. Além das definições física e química 
dos metais, a presença de uma ligação metálica caracteriza e define os sólidos 
metálicos.
Todos os metais, muitos materiais cerâmicos e certos polímeros formam 
estruturas cristalinas sob condições normais de solidificação. Os materiais sólidos 
podem ser classificados, de acordo com a regularidade com a qual os átomos ou 
íons estão dispostos uns em relação aos outros. Um material cristalino é aquele 
no qual os átomos estão situados em uma matriz repetitiva ou periódica ao longo 
de grandes distâncias atômicas, isto é, a ordem de longo alcance existe, de modo 
que, após a solidificação, os átomos se posicionam em um padrão tridimensional 
repetitivo, no qual cada um está ligado aos átomos vizinhos mais próximos.
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Quando livres, ou como entidades separadas sem vizinhos, cada um 
desses átomos é composto de um núcleo feito de prótons (partículas carregadas 
positivamente) e de nêutrons (partículas sem carga), fora dos quais estão os 
elétrons (partículas carregadas negativamente), agindo como se estivesse 
girando em torno de um eixo. Os elétrons existem, estatisticamente, em vários 
níveis de energia em relação ao núcleo, alguns deles, fortemente, ligados a um 
átomo individual, enquanto outros, aparentemente, estão, relativamente, livres 
para se mover. Os metais podem ser considerados, convenientemente, uma 
matriz de íons positivos, através dos quais os elétrons livres estão em movimento 
(DEFINO; SACCONE, s.d.).
O brilho característico dos metais é devido à mobilidade dos elétrons que 
formam o ‘’mar’’. Uma onda de luz incidente é um campo magnético oscilante. 
Quandoatinge a superfície do metal, o campo elétrico da radiação empurra os 
elétrons móveis para a frente e para trás. Os elétrons que oscilam irradiam a luz, 
e vemos isso como o brilho – essencialmente, uma reemissão da luz incidente. 
Os elétrons oscilam, de acordo com a luz incidente, logo, geram luz da mesma 
frequência. Em outras palavras, a luz vermelha refletida em uma superfície 
metálica é vermelha, e a luz azul é refletida como luz azul. Por isso, a imagem em 
um espelho – uma camada fina de metal sobre o vidro – mostra um retrato fiel do 
objeto refletido (ATKINS; JONES, 2012).
FIGURA 6 – REPRESENTAÇÃO DA INCIDÊNCIA DE LUZ DE UMA 
DETERMINADA COR SOBRE A SUPERFÍCIE DE UM METAL
FONTE: <https://www.erasolar.com.br/efeitofotoeletrico/>. Acesso em: 24 abr. 2021.
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 Fundamentos da Química Inorgânica
Pode se perceber que, quando a luz de uma determinada cor atinge a 
superfície de um metal, os elétrons da superfície oscilam, de acordo com a luz 
incidente. Esse movimento de oscilação dá origem a uma onda eletromagnética, 
a qual percebemos como a reflexão da fonte. 
2.4 REATIVIDADE DOS METAIS E 
SÉRIE DE ATIVIDADE
Os metais têm, sempre, tendência para ceder elétrons, consequentemente, 
oxidam-se e agem como redutores. Os químicos, comparando vários metais, 
conseguem determinar quais são os metais que têm alta tendência e quais os 
que têm baixa tendência para ceder elétrons (FELTRE, 2004). Daí, surgiu a fila da 
reatividade, ou fila de tensões eletrolíticas, apresentada a seguir:
FIGURA 7 – SÉRIE DE REATIVIDADE DOS METAIS
FONTE: Adaptada de Feltre (2004)
Quando o Fe é colocado em uma solução de CuSO4, substitui o Cu da 
solução, de acordo com a seguinte reação: Fe(s) + CuSO4(aq) FeSO4(aq) 
+ Cu(s).
Por outro lado, quando colocamos um fio de prata em uma solução de 
CuSO4, nenhuma reação ocorre, porque a prata é menos reativa do que o cobre 
(NIOS, 2008):
Ag(s) + CuSO4(aq) Não há reação.
No entanto, quando um fio de cobre é mergulhado em uma solução de 
AgNO3, a prata é substituída e depositada nesse fio. A reação é a seguinte:
Cu(s) + 2AgNO3(aq) 2Ag(s) + Cu(NO3)2(aq).
21
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Isso indica que o cobre é mais reativo do que a prata. Em geral, um metal 
mais reativo desloca um menos reativo da solução de sal.
Ao observar essas reações, diremos que o Fe é mais reativo do que o Cu e o 
cobre é mais reativo do que a prata. Se pegarmos a solução de metais diferentes 
e colocarmos outros metais nessa solução, podemos comparar a reatividade 
dos metais entre si. A disposição deles, na ordem decrescente de atividade, é 
conhecida como série de atividade ou reatividade, e eletroquímica. 
Os metais podem ser selecionados, de acordo com as reatividades. Segue 
uma seleção de alguns metais comuns e das respectivas reatividades com água, 
ar e ácidos diluídos. Um metal mais reativo desloca um menos reativo de um 
composto.
FIGURA 8 – EXEMPLOS DE ALGUNS METAIS E DE 
REATIVIDADE COM AR, ÁGUA E ÁCIDOS DILUÍDOS
FONTE: <https://www.compoundchem.com/wp-content/uploads/2015/03/
The-Reactivity-Series-of-Metals.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Depois de entender a série de atividades, você pode considerar os metais 
em três categorias:
22
 Fundamentos da Química Inorgânica
• parte inferior da série de atividades (ou seja, metal de baixa reatividade);
• parte intermediária da série de atividades (metal de reatividade média);
• parte superior da série de atividades (metal de alta reatividade).
Os metais, na parte inferior da série de atividades, são muito pouco reativos. 
Por exemplo, o mercúrio, que é obtido como HgS (cinábrio), pode ser extraído 
facilmente:
2HgS(s) + 3O2(g) -> 2HgO(s) + 2SO2(g)
 Calor
Em aquecimento posterior, o HgO é decomposto em mercúrio e em oxigênio:
2HgO(s) -> 2Hg(l) + O2(g)
 Calor
Metais, na parte inferior da série de atividades, como Ag, Au etc., são menos 
reativos, encontrados no estado nativo. Sem dúvida, alguns deles, também, são 
tidos no estado combinado. 
Já no meio da série de atividade, como ferro, zinco, chumbo etc., são, 
moderadamente, reativos. Estão presentes, geralmente, como sulfureto ou 
carbonato na natureza. Antes da redução, esses minérios são convertidos em 
óxidos, pois é fácil reduzir os óxidos de metal. Por exemplo, no caso do zinco, 
obtemos a seguinte reação (NIOS, 2008):
(i) 2ZnS(s) + 3O2(g) -> 2ZnO(g) + 2SO2(g)
 Calor
(ii) ZnCO3(s) -> ZnO(s) + CO2(g)
 Calor
Os óxidos de metal são reduzidos ao metal correspondente, usando carbono:
ZnO(s) + C(s) Zn(s) + CO(g)
Aqui, o ZnO é reduzido a Zn (processo de oxirredução).
23
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
3 NÃO METAIS
Os não metais representam cerca de 11% da tabela periódica. De acordo 
com Feitosa, Barbosa e Forte (2016), têm um comportamento bem mais 
diversificado do que os metais. Não apresentam brilho característico. Não são 
maleáveis, nem dúcteis, e têm, como principal característica, a eletronegatividade 
(tendência a receber elétrons). Esses elementos não conduzem corrente elétrica 
ou calor (são isolantes). Em geral, apresentam quatro ou mais elétrons na última 
camada. Assim, possuem tendência para receber elétrons (redução), tornando-se 
íons negativos (ânions).
Em condições normais de temperatura e de pressão, alguns não metais 
são encontrados como gases, alguns, como sólidos, e, um, como líquido. O 
fato de tantos não metais existirem como líquidos ou gases significa que estes, 
geralmente, têm pontos de fusão e de ebulição, relativamente, baixos, em 
condições atmosféricas normais. Quanto à natureza química, os não metais, 
principalmente, os mais eletronegativos, tendem a reagir com os metais para 
formar os sais iônicos. Isso se dá devido à facilidade que esses elementos têm em 
completar o subnível p, ganhando elétrons para adquirir estabilidade eletrônica 
semelhante a um gás nobre (FEITOSA; BARBOSA; FORTE, 2016): metal + não-
metal → sal.
2Fe(s) + 3Br2 (l) → 2FeBr3 (s)
3.1 APLICAÇÕES DOS NÃO METAIS 
Atente-se a algumas aplicações dos principais não metais.
QUADRO 1 – PRINCIPAIS APLICAÇÕES
Não metal Aplicação
A maior parte do fósforo é usada 
para fazer ácido fosfórico H3PO4, 
aplicado na fabricação de fertili-
zantes fosfatados.
O fósforo branco, como (P4S3), é tido 
na indústria de fósforos. Os fosfatos 
são adicionados aos detergentes 
porque ajudam na remoção da suji-
dade.
24
 Fundamentos da Química Inorgânica
O enxofre é usado na agricultura 
para controlar fungos e pragas. Ain-
da, na fabricação de pólvora, uma 
mistura de enxofre, carvão e nitrato 
de potássio.
A maior parte do enxofre é conver-
tida em ácido sulfúrico, conhecido 
como o rei dos produtos químicos, 
presente para fazer vários outros.
O hidrogênio é muito comum na 
fabricação de gás amônia, poste-
riormente, utilizado na fabricação de 
ureia (fertilizante). O hidrogênio é um 
constituinte de muitos combustíveis 
industriais.
O silício é frequente na fabricação de 
transistores, chips para computado-
res e células fotovoltaicas. Serve, na 
indústria siderúrgica, para desoxidar 
o aço e produzir aço resistente à cor-
rosão de alta qualidade.
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/jesc103.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
3.2 REAÇÃO QUÍMICA DOS NÃO 
METAIS
1. Reação de não metais com oxigênio, água e alguns ácidos e bases 
comuns:
Os não metais reagem com o oxigênio para formar os óxidos:
S(s) +O2(g) → SO2(g)
C(s) +O2(g) → CO2(g)
25
Metais, não Metais,Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
O ácido sulfúrico é o produto químico inorgânico mais 
amplamente usado na fabricação de muitos outros. É fabricado pela 
combustão de enxofre com ar seco para formar dióxido de enxofre 
(SO2) e, em seguida, trióxido de enxofre (SO3), produzido por meio de 
uma conversão catalítica. Finalmente, o ácido sulfúrico é obtido após 
a absorção de SO3 na água. É um agente oxidante forte, portanto, 
reage, violentamente, com bases, combustíveis, materiais redutores, 
água e compostos orgânicos com a evolução do calor. É altamente 
corrosivo para o mais comum dos metais, e forma um gás inflamável/
explosivo. O ácido sulfúrico é usado, principalmente, na fabricação 
de fertilizantes, de pigmentos orgânicos, de explosivos e muito mais. 
Como um eletrólito potente, é comum em banhos de galvanoplastia, 
para decapagem, e para operações na produção de ferro e de aço. 
Além disso, é amplamente visto como solvente para minérios e como 
catalisador na indústria do petróleo BAUMEISTER; GIARDINELLA; 
CORONADO, 2012).
2H2(g) +O2(g) → 2H2O(l)
Segundo Feitosa, Barbosa e Forte (2016), em geral, os óxidos de não metais 
são de natureza ácida ou, após serem dissolvidos em água, formam ácidos, como 
é caso do dióxido de carbono, presente na água carbonatada e na da chuva, 
que são mais ácidas, devido à presença do ácido carbônico (H2 CO3): óxido não-
metálicos + água → ácido.
CO2 (g) + H2 O(l) → H2 CO3 (aq)
O trióxido de enxofre forma o ácido sulfúrico com água:
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l) (ácido sulfúrico).
O pentóxido de dinitrogênio forma o ácido nítrico com água:
N2O5(g) + H2O(l) → 2HNO3(l) (ácido nítrico).
H2SO4 e HNO3 são ácidos muito importantes e desempenham um papel 
fundamental nas indústrias.
26
 Fundamentos da Química Inorgânica
Todas as reações químicas envolvem energia. A energia é usada 
para quebrar ligações em reagentes e é liberada quando novas 
ligações se formam nos produtos. Em uma reação endotérmica, é 
necessária mais energia para quebrar as ligações nos reagentes 
do que a liberada quando novas ligações se formam nos produtos. 
Uma entrada constante de energia, geralmente, na forma de calor, é 
fundamental para manter uma reação endotérmica em andamento. A 
energia deve ser, constantemente, adicionada, porque não é liberada 
o suficiente quando os produtos se formam para quebrar mais 
ligações nos reagentes.
 
FONTE: <https://pdf4pro.com/view/endothermic-reactions-whippany-
park-high-school-4e242e.html>. Acesso em: 24 abr. 2021.
• Ácido nítrico
É um líquido fumegante, de incolor a castanho-claro, com um odor acre 
sufocante. É o segundo ácido industrial mais importante, um agente altamente 
oxidante, utilizado na fabricação de produtos químicos, explosivos, fertilizantes, 
decapagem de aço e limpeza de metais. No entanto, o maior uso do ácido nítrico 
é para a produção de fertilizantes. Reage, violentamente, na presença de bases 
fortes, de agentes redutores e de fluidos combustíveis, como terebintina, carvão e 
álcool, e de compostos orgânicos. É corrosivo para os metais, formando um gás 
inflamável ou explosivo (BAUMEISTER; GIARDINELLA; CORONADO, 2012).
Devido à natureza ácida, muitos óxidos não metálicos reagem, diretamente, 
com bases, para formar sais:
SO2(g) + 2NaOH(aq) → Na2SO3(aq) + H2O(l)
SO3(g) + 2NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l)
CO2(g) + 2NaOH(aq) → Na2CO3(aq) + H2O(l)
Dentre os não metais, alguns elementos recebem grande destaque, 
como é o caso do oxigênio, localizado na família VIA, ou grupo 16 (família dos 
calcogênios). Existem duas formas alotrópicas importantes de oxigênio: O2 ou 
dioxigênio (chamado, comumente, de oxigênio) e ozônio (O3). O ozônio, que 
possui um cheiro pungente e é tóxico, é encontrado na alta atmosfera e no ar 
poluído das grandes cidades, onde causa problemas respiratórios, principalmente, 
em crianças. O ozônio pode ser preparado a partir do oxigênio, via um processo 
endotérmico (FEITOSA; BARBOSA; FORTE, 2016): 
3O2 (g) → 2O3 (g) ∆H = 284,6 kJ.
27
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
1 - Os metais são utilizados pela capacidade de executar 
determinadas funções. São, largamente, comuns em edifícios, 
como suporte estrutural, para conter e levar líquidos quentes e 
frios, conduzir eletricidade e calor, excluir o ambiente externo (e 
conter alguns ambientes internos) e providenciar uma aparência 
agradável. Nesse contexto, analise a seguinte situação: Suponha 
que você entra em uma sauna com uma corrente de ouro no 
pescoço. Tem-se, pouco tempo depois, a sensação de acentuado 
aquecimento nessa região do corpo. O fenômeno ocorre como 
consequência da:
FONTE: <https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2012/05/
mci-metais_2010.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
a) Temperatura mais elevada da pele. 
b) Ligação metálica da corrente de ouro. 
c) Transferência de calor do metal para a pele. 
d) Transferência de elétrons da pele para o metal. 
e) Transferência de calor da pele para o metal.
2 - Condutividade é a capacidade de uma solução, de um metal ou 
de um gás – em resumo, todos os materiais – de passar uma 
corrente elétrica. Todas as substâncias possuem algum grau de 
condutividade. Pode ser medida, aplicando uma corrente elétrica 
alternada (I) a dois eletrodos imersos em uma solução e medindo 
a tensão resultante (V). Com relação à condutibilidade elétrica 
dos metais, pode ser explicada, admitindo-se: 
4 METALOIDES OU SEMIMETAIS
De acordo com Feitosa, Barbosa e Forte (2016), embora a IUPAC não 
recomende mais essa classificação na tabela dela, os químicos continuam 
utilizando os termos metaloides ou semimetais para designar os elementos que 
apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os não metais. O silício 
(Si), por exemplo, tem brilho metálico, mas não é maleável, e, sim, quebradiço. Os 
demais representantes dessa classe são: boro (B), germânio (Ge), arsênio (As), 
antimônio (Sb) e telúrio (Te). Os metaloides, principalmente, o silício, destacam-
se, na indústria eletrônica, por serem semicondutores empregados na fabricação 
de circuitos integrados e de chips de computadores.
28
 Fundamentos da Química Inorgânica
a) ruptura de ligações iônicas. 
b) ruptura de ligações covalentes. 
c) existência de prótons livres. 
d) existência de elétrons livres. 
e) existência de nêutrons livres.
3 - O crescimento da população mundial e o consumo exagerado 
aumentaram a demanda por recursos naturais, afetando, 
diretamente, as diversas formas da vida no planeta. A quantidade 
de resíduos sólidos gerados pelas atividades industriais, também, 
cresceu nas importâncias mundial e ambiental, pois estes são 
produzidos por vários tipos de processo, representando milhões 
de toneladas por dia em todo o mundo. A disposição adequada de 
resíduos passou a ser primordial para a preservação ambiental, 
surgindo a necessidade de se desenvolverem mecanismos que 
promovam a conscientização e a busca de soluções para a 
implantação de tecnologias capazes de minimizar os impactos 
decorrentes da disposição dos resíduos no ambiente e reduzir 
os custos envolvidos nas atividade. Para auxiliar, a reciclagem 
de resíduos é fundamental para a preservação, a conservação e 
a redução do consumo de recursos naturais não renováveis do 
planeta, pois atende a necessidades da população presente, sem 
comprometer a sobrevivência das gerações futuras e do próprio 
planeta. Diante desse contexto, analise as quatro caixas a seguir, 
que contêm diferentes materiais residuais de uma indústria:
29
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo1 
Com o objetivo de efetuar o descarte e a reciclagem corretos, 
identifique qual a única caixa que contém apenas metais: 
a) A. b) B. c) C. d) D.
4 - Você sabe quanto ingeriu, hoje, por exemplo, de magnésio, 
cobre, selênio, zinco ou iodo? Provavelmente, não faça a mínima 
ideia, não é mesmo?! Na hora de pensar em uma dieta, essas 
substâncias acabam passando quase que, completamente, 
despercebidas pela maioria das pessoas, mas, acredite, elas 
são fundamentais para a saúde do organismo, e, muitas delas, 
estão diretamente relacionadas à saúde cerebral. Nutricionista 
e doutora em Neurociência pela Universidade Federal de Santa 
Catarina (UFSC), Bettina Moritz explica que o desequilíbrio desses 
elementos, no organismo, pode contribuir para o surgimento 
de patologias mentais severas, como Parkinson, Alzheimer e 
depressão. Ainda assim, pouca importância é dada à dosagem 
adequada na alimentação. “A vida não é feita só de calorias, e 
muitos modismos e dietas comprometem a ingestão desses 
micronutrientes”, explica. Na relação de micronutrientes que a 
especialista considera essenciais para o bom funcionamento do 
cérebro, ela destaca o selênio, o zinco e o magnésio. Esses dois 
últimos, em particular, têm preocupado os profissionais da área 
da saúde, considerando os níveis inadequados em que aparecem 
na dieta da população brasileira, em parte, decorrente da vida 
agitada e estressante dos tempos modernos. Contudo, não se 
preocupe, a carência dessas substâncias pode ser evitada com 
uma dieta equilibrada. De acordo com os especialistas, a melhor 
alimentação para o cérebro é aquela rica em frutas, verduras 
e alimentos integrais. Peixes e ovos são, também, uma ótima 
opção, desde que consumidos com moderação.
FONTE: <https://www.colegiocope.com.br/files/tabela-periodica-caracteristicas-gerais-
determinacao-de-familias-e-periodos-831590.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
30
 Fundamentos da Química Inorgânica
Com relação aos nove elementos químicos representados na 
figura anterior, assinale a alternativa correta: 
a) Todos, com exceção do iodo, são metais.
b) Selênio (Se) e Cromo (Cr) são não metais (ametais).
c) Lítio (Li), Iodo (I) e Magnésio (Mg) são ametais. 
d) Cálcio (Ca), Cromo (Cr) e Ferro (Fe) são metais.
5 - Considere um fio de cobre que é mergulhado em uma solução de 
AgNO3. A prata é substituída e depositada nesse fio. A reação é 
a seguinte:
 Cu(s) + 2AgNO3(aq) 2Ag(s) + Cu(NO3)2(aq). Isso indica 
que o cobre é mais reativo do que a prata. Em geral, um metal 
mais reativo desloca um metal menos reativo da solução de sal. 
A disposição dos metais, na ordem decrescente da atividade, é 
conhecida como série de atividade ou reatividade. Uma parte 
dessa série será fornecida a seguir:
Consultando essa fila, assinale a alternativa cuja reação 
química não ocorre:
a) Mg + CuBr2 → Cu + MgBr2. b) Ca + FeSO4 → Fe + CaSO4. 
c) Hg + ZnCℓ2 → Zn + HgCℓ2. d) Cu + 2 AgCℓ → 2 Ag + CuCℓ2.
31
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
5 GASES NOBRES 
Neste tópico, trataremos dos gases nobres. Hoje, sabemos que, em 
condições-ambiente, só os gases nobres são formados por átomos isolados uns 
dos outros, ou seja, átomos que têm pouca tendência de se unir com outros; 
confirmamos, então, que eles são muito estáveis (pouco reativos). A química dos 
gases nobres foi iniciada em 1962, com a descoberta do hexafluoroplatinato de 
xenônio (XePtF6), seguida de uma série de compostos que se ligam ao xenônio 
ou ao criptônio. Destacaremos esses compostos de gases nobres clássicos, 
os mais exóticos e a natureza das ligações. Ainda, abarcaremos as aplicações 
conhecidas e o potencial dos gases nobres.
5.1 GRUPO 18/VIII: GASES NOBRES
Existem seis elementos no Grupo 18 - Hélio (He), Néon (Ne), Argônio (Ar), 
Criptônio (Kr), Xenônio (Xe) e Radônio (Rn). O radônio é um elemento radioativo. 
Os elementos desse grupo foram denominados, anteriormente, de gases inertes 
ou raros, devido à reatividade muito baixa. Ambos os termos não são mais usados 
porque não são tão raros e não são completamente inativos.
QUADRO 2 – ELEMENTOS DO GRUPO 18/VIII (GASES NOBRES)
Configuração de valência:ns2np6
Forma normal: gás monoatômico incolor
Número 
atômico(Z)
Nome Símbo-
lo
Massa Molar 
(gmol-1)
Ponto de 
fusão °C
Ponto de Ebu-
lição °C
2 Hélio He 4,00 ----- -269(4,2K)
10 Neônio Ne 20,18 -249 -246
18 Argônio Ar 39,95 -189 -186
36 Criptônio Kr 83,80 -157 -153
54 Xenônio Xe 131,29 -112 -108
86 Radônio* Rn (222) -71 -62
*Radioativo
FONTE: Adaptado de Atkins e Jones (2012)
32
 Fundamentos da Química Inorgânica
Experiências com esses gases e, mais tarde, a identificação das 
configurações eletrônicas de camada completa (ns2 np6), criaram a crença de que 
esses elementos eram, quimicamente, inertes. De fato, nenhum composto dos 
gases nobres era conhecido até 1962. Naquele ano, o químico inglês Neil Bartlett 
sintetizou o primeiro composto de gás nobre, o hexafluoro-platinato de xenônio, 
XePtF6. Fez reagir xenônio com hexafluoreto de platina. Logo depois, químicos 
do Laboratório Nacional de Argonne, Estados Unidos, fabricaram o tetrafluoreto 
de xenônio, XeF4, a partir de uma mistura de xenônio e flúor em alta temperatura 
(ATKIS; JONES, 2012).
Os elementos do Grupo 18/VIII se encontram na atmosfera como gases 
monoatômicos. Juntos, eles formam, aproximadamente, 1% da massa. O argônio 
é o terceiro gás mais abundante na atmosfera, depois do nitrogênio e do oxigênio 
(descontando a quantidade variável de vapor de água). Os gases nobres, exceto 
o hélio e o radônio, são obtidos pela destilação fracionada do ar líquido (ATKIS; 
JONES, 2012). Isso é conseguido, submetendo-se o ar a sucessivas compressões 
e resfriamentos até que ele chegue ao estado líquido, o que ocorre em torno de 
200 °C abaixo de zero. A seguir, destila-se o ar líquido. Inicialmente, ferve-se o 
nitrogênio (-195,8 °C) e, depois, o oxigênio (-183 °C) (FELTRE, 2004).
FIGURA 9 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA DESTILAÇÃO FRACIONADA DO AR
FONTE: Adaptada de Feltre (2004)
De acordo com Coelho (2015), o hélio é o segundo elemento mais 
abundante no Sol, e 23% da massa do universo é desse elemento. Ele é raro na 
Terra porque os átomos são tão leves que uma grande proporção deles atinge 
altas velocidades e escapa da atmosfera. Ainda, não forma compostos. É um 
componente dos gases naturais presos sob formações rochosas (especialmente, 
no Texas, Estados Unidos), nas quais ele se acumula como resultado da emissão 
de partículas α por elementos radioativos. Uma partícula α é um núcleo de hélio-4 
(4 He2+), e o átomo do elemento se forma quando a partícula adquire dois elétrons 
da vizinhança.
O gás hélio é duas vezes mais denso do que o hidrogênio, nas mesmas 
condições. Como a densidade é, ainda, muito baixa, e o gás não é inflamável, 
é usado para fazer flutuarem os dirigíveis. O hélio, também, é usado para 
33
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
diluir o oxigênio, comum em hospitais e em mergulhos em mar profundo, para 
pressurizar combustíveis de foguete, como refrigerante, e lasers de hélio-neônio. 
O elemento tem o mais baixo ponto de ebulição de todas as substâncias (4,2 K) 
e não se solidifica em nenhuma temperatura, a não ser que seja aplicada uma 
pressão para manter, juntos, os átomos leves e móveis. Essas propriedades o 
tornam útil para a criogenia, o estudo da matéria em temperaturas muito baixas 
(ATKIS; JONES, 2012). É a única substância conhecida que tem mais de uma 
fase liquida, e o diagrama de fases indica as faixas de pressão e de temperatura 
nas quais cada fase é estável.
GRÁFICO 1 – FASES DO HE MOSTRAM AS DUAS FASES LÍQUIDAS - HÉLIO- II, 
A FASE LÍQUIDA DE TEMPERATURAMAIS BAIXA É UM SUPERFLUIDO
FONTE: <https://pt.slideshare.net/jlp1973/
calorimetria-2-22564307>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Abaixo de 2 K, o hélio-II líquido tem a notável propriedade de superfluidez, a 
capacidade de fluir sem viscosidade (ATKIS; JONES, 2012).
Na Terra, está presente na atmosfera, com o percentual de 5 x 10-4% do 
volume, sendo, os percentuais do argônio e do neônio, 0,943% e 1,8 x 10-3% 
do volume, respectivamente, o que significa que são mais abundantes do que 
elementos, como o arsênio e o bismuto. O xenônio e o radônio são os elementos 
mais raros do grupo, estando presentes na atmosfera com 1,1 x 10-5 % e 6 x 10-
18 %, do volume, respectivamente. O criptônio está na atmosfera com 0,0001 % 
do volume (CHERNICK, 1967). Observe a abundância dos gases nobres no ar a 
nível do mar:
34
 Fundamentos da Química Inorgânica
GRÁFICO 2 – PERCENTUAL, EM VOLUME, DOS GASES 
DO GRUPO 18/VII (GASES NOBRES) NO AR
FONTE: Adaptado de Chernick (1967)
O último dos nossos gases nobres, o radônio, é obtido a partir do decaimento 
radioativo do rádio. Uma grama de rádio produz cerca de 0,0001 mililitro de 
radônio por dia (Devemos ter em mente, no entanto, que uma grama de rádio 
é uma quantidade muito grande em termos do total disponível). O radônio tem 
uma meia-vida curta (o isótopo mais comum, vindo do rádio, é o radônio-222, 
cuja meia-vida é de 3,8 dias), o que significa que cerca de metade dos átomos 
de radônio se desintegra em pouco menos de quatro dias. Como o rádio tem 
uma meia-vida muito mais longa do que isso, cerca de 1620 anos, a quantidade 
de radônio “filho”, em contato com o rádio original, atinge uma concentração 
constante. Em outras palavras, a quantidade de radônio sendo produzida é 
equilibrada pela quantidade que se desintegra e, assim que a fonte primária 
(o rádio) é removida, a concentração de radônio começa a diminuir, devido à 
desintegração contínua. Vários isótopos dos gases nobres podem ser produzidos 
artificialmente, diretamente, por bombardeio em um acelerador de partículas, 
como produto da decomposição de um átomo, artificialmente, excitado, ou por 
fissão nuclear. Esse último método é usado para a produção de criptônio e de 
xenônio em reatores atômicos (CHERNICK, 1967).
A fissão é um processo no qual um átomo pesado se divide para formar dois 
átomos mais leves, de massa, aproximadamente, igual. Um ou mais nêutrons, e 
uma grande quantidade de energia, também, são liberados simultaneamente.
35
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Desde a descoberta do rádio, por Marie e Pierre Curie, de 1898 
a 1940, apenas cerca de 1000 gramas foram isoladas, e, embora a 
produção tenha aumentado durante a Segunda Guerra Mundial, é 
duvidoso que existam mais de 100 gramas de rádio puro disponíveis 
no mundo ocidental hoje. Isótopos são as várias formas do mesmo 
elemento. 
O neônio, que emite cor laranja-avermelhada quando uma corrente elétrica 
passa através dele, é usado em letreiros de publicidade e em avisos luminosos. O 
argônio é trazido para gerar atmosfera inerte para soldas (para prevenir a oxidação) 
e como enchimento de alguns tipos de lâmpadas, para resfriar o filamento. O 
criptônio produz uma intensa luz branca ao ser atravessado por uma descarga 
elétrica, e, por isso, é comum na iluminação de pistas de aeroporto. Como o 
criptônio é produzido por fissão nuclear, a abundância, na atmosfera, mede a 
atividade nuclear global. O xenônio é percebido em lâmpadas de halogênio, para 
faróis de automóveis, e em tubos de máquinas fotográficas de alta velocidade. 
Também, está sendo investigado como anestésico (ATKIS; JONES, 2012).
5.2 COMPOSTOS DOS GASES 
NOBRES
Chama-se energia de ionização a energia necessária para “arrancar” um 
elétron de um átomo isolado no estado gasoso. Essa energia é, em geral, expressa 
em elétron-volt (eV), que é a energia ou trabalho necessário para deslocar um 
elétron contra uma diferença de potencial de 1 volt. Na prática, o mais importante 
a ser considerado é a energia necessária para “arrancar” o elétron da camada 
mais externa do átomo (FELTRE, 2004) (Ver Equação a seguir):
X(G) + energia → X
+
G + e
-
Quando retiramos um elétron de um átomo, eletricamente, neutro (1ª 
energia de ionização), gasta-se certa quantidade de energia (eV). Se é excluído 
um segundo elétron (2ª energia de ionização), gasta-se uma quantidade maior 
de energia, pois, à medida que cada elétron é retirado, o raio atômico diminui. 
A energia de ionização aumenta, conforme diminui o raio atômico, pois, quanto 
menor o tamanho do átomo, mais forte a atração do núcleo pela eletrosfera e, 
portanto, fica mais difícil retirar o elétron (COSTA, 2012).
36
 Fundamentos da Química Inorgânica
As energias de ionização dos gases nobres são muito altas, mas decrescem 
de cima para baixo no grupo (Figura 12).
GRÁFICO 3 – AS ENERGIAS DE IONIZAÇÃO DOS GASES NOBRES 
DECRESCEM, REGULARMENTE, DE CIMA PARA BAIXO NO GRUPO - 
OS VALORES DO GRÁFICO ESTÃO EM QUILOJOULES POR MOL
FONTE: Adaptado de Atkins e Jones (2012)
Como pode ser observado, a energia da ionização do xenônio é 1170 KJ/
mol, suficientemente baixa para que ele perca elétrons para elementos muito 
eletronegativos, especialmente, o flúor. Não existem compostos de hélio, 
de neônio e de argônio, exceto sob condições muito especiais. Somente uma 
molécula estável neutra do criptônio é conhecida, KrF2. Em 1988, um composto 
com uma ligação Kr-N foi descrito, mas ele só é estável abaixo de -50° C (ATKIS; 
JONES, 2012).
Observa-se que os gases raros reagem com os elementos mais 
eletronegativos, como flúor e oxigênio. O xenônio (às vezes, Kr) forma ligações, 
também, com outros não metais, e, até mesmo, com alguns metais. Embora 
muitos deles possam ser considerados espécies metaestáveis, vários são, 
na verdade, compostos, termodinamicamente, estáveis, e podem ser obtidos 
comercialmente. Isso torna o xenônio o gás nobre com a química mais rica. Forma 
vários compostos com flúor e oxigênio, e com ligações Xe – N e Xe – C, como (C6 
f5)2 Xe (ATKIS; JONES, 2012).
O xenônio reage, diretamente, apenas com F2, mas os compostos, em estados 
de oxidação de II a VIII, são conhecidos, alguns dos quais são, extremamente, 
estáveis, e podem ser obtidos em grandes quantidades. Os compostos mais 
importantes e algumas das propriedades serão fornecidos a seguir:
37
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
TABELA 1 – PRINCIPAIS COMPOSTOS DO XENÔNIO
Composto Forma Mp(°C) Estrutura Observações
XeF2 Cristais coloridos 129 Linear Muito solúvel
XeF4 Cristais coloridos 117 Quadrado Estável
XeF6 Cristais coloridos 49,6 Complexo Estável
CsXeF7 Sólido colorido
Cs2XeF8 Sólido amarelo Estável até 400°C
XeOF4 Líquido colorido -46 Octaédrico Estável
XeO2F2 Cristais coloridos 31 Metaestável
XeO3 Cristais coloridos Explosivo, estável 
em solução
XeO4 Cristais coloridos -35,0 Tetraédri-
co
Altamente explo-
sivo
XeO3F2 Cristais coloridos -54,1
FONTE: O autor
Os fluoretos de xenônio são usados como poderosos agentes de fluoração 
(reagentes que permitem ligar átomos de flúor em outras substâncias). O 
tetrafluoreto pode, até mesmo, provocar a fluoração do metal platina (ATKIS; 
JONES, 2012):
Pt(s) + XeF4(s) s → Xe(g) + PtF4 (s)
Os exemplos de compostos de gases nobres apresentados mostram que a 
química deles é muito mais rica do que seria de esperar. Novas ligações químicas 
38
 Fundamentos da Química Inorgânica
1 - Por mais de 60 anos, os seis gases, hélio, néon, argônio, criptônio, 
xenônio e radônio foram considerados os elementos que não 
poderiam se combinar com nenhum outro. Eram, quimicamente, 
indiferentes, e não tinham nada a ver com os outros elementos, 
nem mesmoentre si. Esse comportamento lhes rendeu uma 
posição única na Tabela Periódica dos Elementos, sendo 
chamados de “gases inertes” ou “gases nobres”. A incapacidade 
desses gases, de formarem compostos químicos, era, até 1962, 
um dos fundamentos mais aceitos na química. A partir dos anos 
60, do século XX, o gás xenônio foi sintetizado, fazendo cair por 
terra a ideia de que se tinha acerca da total estabilidade dos 
gases nobres, que eram conhecidos como gases inertes. Dentre 
esses compostos, estão os fluoretos de xenônio, usados como 
poderosos agentes de fluoração (reagentes que permitem ligar 
Hélio é o segundo elemento mais abundante no Universo. Foi 
encontrado, pela primeira vez, extraterrestre, em 1868, antes de 
ser visualizado na Terra. J. N. Lockeyer e E. Frankland detectaram 
a presença como um novo elemento no espectro cromóforo do sol. 
Em 1869, sugeriram o nome de hélio para ele (palavra grega, helios, 
que significa sol). A presença terrestre do hélio foi confirmada por W. 
Ramsay, em 1881. O argônio foi detectado, pela primeira vez, em 
1785, por H. Kavendish, enquanto ele trabalhava para determinar 
a composição do ar, mas não conseguiu identificá-lo como um 
elemento. Quase um século depois, W. Ramsay, em 1895, ao medir 
as densidades dos gases presentes no ar, confirmou a presença de 
um novo composto.
entre estranhos companheiros, como metais nobres, actinídeos e gases nobres, 
ainda, podem ser encontradas. Uma vez que os exemplos de compostos de gases 
raros expostos são formados pela aplicação de métodos químicos clássicos, 
mais as especiarias de gás nobre, nas condições de irradiação de nêutrons e 
fragmentos de fissão do tipo de combustível UO2, são esperadas. Essa suposição 
é sugerida pelo fato de que ClXeCl se formou após a irradiação, com luz laser, de 
501,7 nm de matrizes de xenônio dopadas com Cl2. Parece que, após a excitação 
do Cl2, há pouca ou nenhuma barreira para o rearranjo para ClXeCl.
39
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
átomos de flúor em outras substâncias). Ainda, o tetrafluoreto de 
xenônio (XeF4), um sólido volátil obtido pela reação, realizada a 
400 ºC, entre xenônio e flúor gasosos. A equação química que 
representa essa reação é:
FONTE: <https://www.osti.gov/includes/opennet/includes/
Understanding%20the%20Atom/The%20Chemistry%20of%20
Noble%20Gases.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
2 - Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização 
e afinidade eletrônica, praticamente, nula, considerou-se, por 
muito tempo, que os gases nobres não formariam compostos 
químicos, porém, em 1962, foi realizada, com sucesso, a reação 
entre o xenônio (camada de valência 5s25p6) e o hexafluoreto de 
platina, e, desde então, mais compostos novos de gases nobres 
vêm sendo sintetizados. Analise as afirmativas a seguir em 
relação aos gases nobres:
I- O xenônio reage, diretamente, apenas com F2, mas os compostos, 
em estados de oxidação de II a VIII, são conhecidos, alguns dos 
quais são, extremamente, estáveis, e podem ser obtidos em 
grandes quantidades.
II- Os gases raros reagem com os elementos mais eletronegativos, 
como flúor e oxigênio.
III- A energia de ionização do xenônio é, suficientemente, alta, para 
que ele retire elétrons de elementos muito eletronegativos, 
especialmente, flúor. 
IV- Não existem compostos de hélio, de neônio e de argônio, exceto 
sob condições muito especiais. Somente uma molécula estável 
neutra do criptônio é conhecida, KrF2. 
Estão CORRETAS as alternativas:
40
 Fundamentos da Química Inorgânica
a) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas.
b) Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas.
c) Apenas as afirmativas I, II e IV estão corretas.
d) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
3 - Os elementos do Grupo 18/VIII se encontram, na atmosfera, 
como gases monoatômicos. Recebem o nome de gases 
nobres, devido à reatividade muito baixa. Experiências com 
esses gases e, mais tarde, a identificação das configurações 
eletrônicas de camada completa (ns2np6), criaram a crença de 
que esses elementos eram, quimicamente, inertes. A seguir, 
serão apresentadas algumas configurações de alguns elementos 
no estado fundamental (ATKIS; JONES, 2012). A configuração 
eletrônica que corresponde a um gás nobre é:
a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d2.
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10.
e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
4 - Os gases nobres (Grupo 18) estão localizados na extrema 
direita da tabela periódica, e eram, anteriormente, chamados 
de “gases inertes”, devido ao fato de possuírem estruturas 
eletrônicas do tipo ns2np6 preenchidas (regra do octeto), que os 
tornavam extremamente não reativos. Os gases nobres foram 
caracterizados, relativamente, tarde, em comparação com outros 
grupos de elementos. A primeira pessoa a descobrir os gases 
nobres foi Henry Cavendish, no final do século XVIII. Cavendish 
distinguiu esses elementos, removendo, quimicamente, todo 
o oxigênio e o nitrogênio de um recipiente de ar. A experiência 
revelou que 1/120 do volume do gás permaneceu sem reagir no 
frasco. A segunda pessoa a isolá-los, mas não a identificá-los, 
foi William Francis (1855-1925). Francis notou a formação de 
gás ao dissolver minerais de urânio em ácido. Com relação aos 
gases nobres, analise as seguintes sentenças e coloque V para 
as sentenças verdadeiras e F para as sentenças falsas:
( ) Na composição do ar atmosférico, pode-se encontrar gases 
nobres, como argônio, neônio e hélio, que são de fundamental 
importância para a respiração dos animais e das plantas.
41
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
( ) Com exceção do hélio, os gases nobres possuem oito elétrons 
de valência e, por esse motivo, não são capazes de doar para 
formar ligações covalentes.
( ) Os elementos do Grupo 18 são denominados de gases nobres 
porque apresentam baixa energia de ionização e afinidade 
eletrônica positiva.
( ) A maioria dos elementos químicos da tabela periódica é 
classificada como metais, sendo, as propriedades químicas e 
físicas, distintas das dos elementos classificados como gases 
nobres.
 Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA de 
cima para baixo:
a) V – V – F – V. b) F – V – F – V. 
c) F – F – F – V. d) F – F – V – F. 
6 INTRODUÇÃO À QUÍMICA NO 
ESTADO SÓLIDO 
Na última década do século XX, a pesquisa, em química, do estado sólido, 
expandiu-se muito rapidamente, alimentada, em parte, pela descoberta de 
supercondutores de cerâmica de "alta temperatura" em 1986, e pela busca por 
novos e melhores materiais. Nós temos visto imensos avanços no desenvolvimento 
e na compreensão da nanotecnologia, dos sólidos micro e mesoporosos, das 
células a combustível e do efeito da magnetorresistência gigante, para a menção 
de apenas algumas áreas.
Todas as substâncias, exceto o hélio, se, suficientemente, resfriadas, formam 
uma fase sólida. A grande maioria entrega uma ou mais fases cristalinas, nas 
quais átomos, moléculas ou íons se compactam para formar uma matriz de 
repetição regular.
A partir de agora, entenderemos a estrutura e a ligação dos sólidos, como as 
propriedades de um sólido dependem da estrutura e como podem ser modificadas 
por alterações na estrutura.
42
 Fundamentos da Química Inorgânica
6.1 CONTEXTUALIZAÇÃO
É sabido que a matéria existe no universo em estados e em formas muito 
variados. É usual a classificação desses estados em fases, sendo, a mais usual, 
a escala macroscópica: as fases gasosa, líquida e sólida. Assim, daremos 
foco, agora, à fase sólida. Como vimos, as características dos sólidos variam 
grandemente (à parte, é claro, aquelas que os definem como tal), assim, háalguns com alta e baixa densidades de massa, que se polarizam, eletricamente, 
com mais ou mais facilidade, que são bons condutores de calor e de eletricidade, 
e outros que não o são, como ferromagnéticos, diamagnéticos e paramagnéticos, 
sólidos opacos e sólidos transparentes etc.
O estado sólido inclui a maioria dos materiais que torna possível a tecnologia 
moderna. Inclui as grandes variedades de aço, que são usadas na arquitetura 
e na engenharia; os semicondutores e os condutores metálicos, comuns na 
tecnologia da informação e na distribuição de energia; as cerâmicas, as quais, 
cada vez mais, estão substituindo os metais; e os polímeros sintéticos e naturais, 
presentes na indústria têxtil e na fabricação de muitos dos objetos comuns do 
mundo moderno. As propriedades dos sólidos derivam, é claro, do arranjo e das 
propriedades dos átomos constituintes.
Os sólidos constituem uma grande parte da matéria em nossa volta, e as 
propriedades físicas e químicas dependem, essencialmente, do tipo de ligação 
molecular envolvido na formação. Contudo, é importante ressaltar que as 
propriedades físicas dos sólidos são bem diferentes das moléculas isoladas dos 
mesmos materiais.
A descrição do comportamento dos sólidos pode ser realizada em termos 
de teoria atômica, o que proporciona uma visão microscópica das propriedades. 
Essa descrição microscópica da matéria explica o conjunto dos distintos 
comportamentos macroscópicos dos sólidos. Os dois recursos macroscópicos, 
utilizados para distinguir os sólidos dos demais estados da matéria, são, 
respectivamente, forma e volume.
Para entender o estado sólido, precisamos ter alguns insights da estrutura 
dos cristais simples e as forças que os mantêm unidos. As estruturas cristalinas 
são, geralmente, determinadas pela técnica de cristalografia de raios-X. Essa 
técnica se baseia no fato de que as distâncias, entre os átomos, nos cristais, são 
da mesma ordem de magnitude em comparação ao comprimento de onda dos 
raios-X (da ordem de 1 Å ou 100 pm). Um cristal age, assim, como uma rede de 
difração tridimensional a um feixe de raios-X. O padrão de difração resultante 
43
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
pode ser interpretado para fornecer as posições internas dos átomos, no cristal, 
com muita precisão, definindo distâncias e ângulos interatômicos (SMART; 
MOORE, 2005).
Como vimos, um aspecto crucial dessa ligação é o padrão no qual os átomos 
(e as moléculas) estão empilhados, começando este tópico examinando como as 
estruturas dos sólidos são descritas e determinadas.
6.2 UMA BREVE EXPOSIÇÃO: O 
ESTADO SÓLIDO
Estamos, principalmente, cercados por sólidos, e os usamos com mais 
frequência do que líquidos e gases. Para diferentes aplicações, precisamos 
de sólidos com propriedades amplamente diferentes. Essas propriedades 
dependem da natureza das partículas constituintes e das forças de ligação entre 
elas. Portanto, o estudo da estrutura dos sólidos é importante. A correlação 
entre estrutura e propriedades ajuda a descobrir novos materiais sólidos com 
propriedades desejadas, como supercondutores de alta temperatura, materiais 
magnéticos, polímeros biodegradáveis para embalagens, sólidos biocompatíveis 
para implantes cirúrgicos etc. Nós sabemos que os líquidos e os gases são 
chamados de fluidos, devido à capacidade de fluir. A fluidez, em ambos os 
estados, deve-se ao fato de que as moléculas são livres para se mover. Ao 
contrário, as partículas constituintes dos sólidos têm posições fixas e só podem 
oscilar em torno das posições médias. Isso explica a rigidez em sólidos (SMART; 
MOORE, 2005). Algumas propriedades características dos sólidos são:
 
• Eles têm massa, volume e forma definidos.
• As distâncias intermoleculares são curtas.
• As forças intermoleculares são fortes.
• As partículas constituintes (átomos, moléculas ou íons) têm posições 
fixas e só podem oscilar sobre as posições médias.
• São incompressíveis e rígidos
Os sólidos, geralmente, têm as partículas constituintes dispostas em uma 
matriz tridimensional regular de íons positivos e negativos alternados, chamada 
de cristal (DEMELLO, 2019).
As propriedades macroscópicas de um sólido são determinadas pela 
estrutura no nível molecular. Há, essencialmente, duas grandes categorias nas 
quais estamos aptos a enquadrar a matéria sólida: os sólidos, com estrutura 
44
 Fundamentos da Química Inorgânica
molecular ordenada e periódica, os chamados sólidos cristalinos; e aqueles 
cuja estrutura molecular só apresenta ordem local, os sólidos amorfos ou não 
cristalinos.
6.3 TIPOS DE SÓLIDOS
Os sólidos podem ser classificados como cristalinos ou amorfos, com base 
na natureza da ordem presente no arranjo das partículas constituintes. Um sólido 
cristalino, geralmente, consiste em um grande número de pequenos cristais, cada 
um deles com uma forma geométrica característica definida. Em um cristal, o 
arranjo das partículas constituintes (átomos, moléculas ou íons) é ordenado. Tem 
ordem de longo alcance, o que significa que há um padrão regular que se repete, 
periodicamente, em todo o cristal. O cloreto de sódio e o quartzo são exemplos 
típicos de sólidos cristalinos.
Um sólido amorfo (grego amorphos = sem forma) consiste em partículas 
de forma irregular. O arranjo das partículas constituintes (átomos, moléculas ou 
íons), em tal sólido, tem, apenas, uma ordem de curto alcance. Em tal arranjo, 
um padrão regular e, periodicamente, repetido é observado apenas em curtas 
distâncias. Essas porções estão espalhadas, e, no meio, o arranjo é desordenado 
(NCERT, 2007). A estrutura dos sólidos amorfos é semelhante à de um líquido 
congelado no tempo (ATKIS; JONES, 2012). Vidro, borracha e plásticos são 
exemplos típicos de sólidos amorfos. As estruturas de quartzo (cristalino) e vidro 
de quartzo (amorfo) serão mostradas na Figura 131, (a) e (b), respectivamente.
FIGURA 10 – ESTRUTURA BIDIMENSIONAL DE (A) 
QUARTZO E (B) VIDRO DE QUARTZO
FONTE: Adaptada de Ncert (2007)
45
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
- Os sólidos amorfos, ao serem aquecidos, tornam-se cristalinos 
em alguma temperatura. Alguns objetos de vidro, de civilizações 
antigas, tornaram-se leitosos por causa de alguma cristalização.
- São chamados de pseudossólidos, ou líquidos super resfriados, 
porque, como os líquidos, têm tendência a fluir. Portanto, os painéis 
de vidro, fixados em janelas ou em portas de edifícios antigos, são, 
ligeiramente, mais grossos na parte inferior do que na parte superior. 
Isso ocorre porque o vidro desce muito lentamente e torna a parte 
inferior um pouco mais espessa.
Observando a Figura 131, o quartzo é uma forma de SiO2 (sílica). Tem 
unidades tetraédricas de SiO4 (silicato) que estão organizadas em quartzo 
cristalino (a), conforme mostrado. Quando o SiO2 é derretido e o fundido é 
resfriado, forma o vidro de quartzo (b), que é amorfo. Nesse estado, as unidades 
de SiO4 são unidas aleatoriamente. Embora as duas estruturas sejam quase 
idênticas, no caso do vidro de quartzo amorfo, não há ordem de longo alcance. 
Devido às diferenças no arranjo das partículas constituintes, os dois tipos de 
sólidos diferem nas propriedades.
Os sólidos amorfos são isotrópicos, ou seja, têm propriedades que não 
dependem da direção na qual são medidos. Por exemplo, resistência mecânica, 
índice de refração e condutividade (NCERT, 2007).
Sólidos cristalinos derretem em temperaturas definidas, têm superfícies 
planas e lisas bem evidentes, chamadas de faces, que possuem ângulos 
perfeitos nas bordas. As faces são compostas de agrupamentos ordenados de 
átomos. Sólidos amorfos não têm faces bem definidas, a menos que tenham 
sido moldados ou cortados. Ainda, não têmum ponto de fusão pronto. Amolecem 
dentro de uma determinada faixa de temperatura. Quando alguns sólidos fundem, 
obtêm-se cristais líquidos, um estado da matéria que exibe, simultaneamente, as 
propriedades dos líquidos e do sólido cristalino (ver figura 131). Cristais líquidos 
são substâncias que fluem como líquidos viscosos, mas as moléculas são 
organizadas em um arranjo, moderadamente, ordenado, como um cristal. São 
exemplos de uma mesofase: um estado intermediário da matéria com a fluidez de 
46
 Fundamentos da Química Inorgânica
um líquido e algo da ordem molecular de um sólido. Eles têm muita aplicação na 
indústria eletrônica porque respondem às mudanças de temperatura e de campo 
elétrico.
Os sólidos cristalinos são classificados, de acordo com o tipo de ligação que 
mantém os átomos, os íons ou as moléculas juntos: sólidos metálicos, sólidos 
iônicos, sólidos reticulares ou covalentes e sólidos moleculares. Metais ou sólidos 
metálicos consistem em cátions que são mantidos juntos por um mar de elétrons. 
Os sólidos cristalinos se fragmentam ao longo dos planos da rede cristalina, de 
modo que os fragmentos mantêm ângulos interfaciais e características estruturais 
semelhantes. Sólidos amorfos quebram desigualmente, dando origem a bordas 
e a ângulos desiguais. Os sólidos cristalinos têm pontos de fusão bem definidos, 
enquanto os amorfos podem derreter em diferentes temperaturas, nas várias 
porções da amostra, à medida que as diferentes forças que unem as partículas 
são, gradualmente, superadas (DEMELLO, 2019).
Os sólidos cristalinos são anisotrópicos, ou seja, as propriedades mecânicas 
e elétricas, geralmente, dependem da direção em que são medidos. A anisotropia, 
às vezes, também, conhecida como direcionalidade, é um fenômeno comumente 
observado, pelo qual as propriedades de um material variam, dependendo da 
direção ao longo da qual são medidas. Isso, obviamente, não pode se aplicar 
a propriedades volumétricas, como densidade ou calor específico, mas, 
virtualmente, todos os outros tipos de comportamento são suscetíveis a 
serem anisotrópicos (HUTCHINSON, 2015). A anisotropia dos cristais é uma 
propriedade macroscópica muito importante, porque fornece uma indicação 
eficaz da existência de uma rede atômica ordenada. Significa que todas as 
propriedades dependem da direção ou da orientação angular dos cristais. 
Mostram comportamentos diferentes em direções não paralelas. Uma dessas 
consequências da anisotropia é o fenômeno da clivagem. Nos cristais, a divisão é 
mais fácil em algumas direções do que em outras. Por exemplo, em um cristal de 
cloreto de sódio, a clivagem só pode ser alcançada ao longo de planos paralelos 
às faces do cubo. Qualquer tentativa, ao longo de qualquer plano arbitrário, deve 
estilhaçar o cristal. A figura 141 mostrará que os átomos de sódio (vermelho) e de 
cloro (amarelo), no mineral halita (NaCl, ou cloreto de sódio), são paralelos a três 
planos que se cruzam a 90°. Halite quebra, ou cliva, mais facilmente, entre os três 
planos de átomos, portanto, há três direções de clivagem que se cruzam em 90°. 
O exposto a seguir ilustrará as três direções de clivagem da halite (AQUILANO et 
al., 2016).
47
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
FIGURA 11 – CLIVAGEM DA HALITE 
FONTE: <https://www.saddleback.edu/faculty/jrepka/notes/
GEOmineralLAB_1.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Quando submetidas a condições normais de solidificação, todas as amostras 
metálicas, um grande número de materiais cerâmicos e de alguns polímeros forma 
estruturas cristalinas. Existe um alto valor de diferentes redes cristalinas, desde as 
mais simples, como aquelas exibidas pelos metais, até as muito complexas, como 
aquelas refletidas pelos materiais cerâmicos e pelos polímeros. As propriedades 
dos sólidos cristalinos dependem da estrutura cristalina subjacente, isto é, de 
como os átomos (ou moléculas) se distribuem no espaço para formar a rede 
(PALADINI et al., 2010). As características dos sólidos amorfos e cristalinos serão 
resumidas a seguir:
QUADRO 3 – CARACTERÍSTICAS DOS SÓLIDOS CRISTALINOS E AMORFOS
Propriedades Sólidos cristalinos Sólidos amorfos
Forma Forma geométrica defin-
ida
Forma irregular
Propriedade de 
clivagem
Quando cortados com 
uma ferramenta de bor-
da afiada, dividem-se em 
duas partes, e as su-
perfícies recém-geradas 
são planas e lisas
Quando cortados com uma 
ferramenta afiada, são tidos 
cem duas partes, com super-
fícies irregulares
48
 Fundamentos da Química Inorgânica
Anisotropia De natureza anisotrópica Isotrópicos por natureza
Natureza Sólidos verdadeiros Pseudossólidos ou líquidos 
super resfriados
Ordem no arranjo das 
partículas constitu-
intes
Ordem de longo alcance Pseudossólidos ou líquidos 
super resfriados; apenas or-
dens de curto alcance
FONTE: Adaptado de Atkins e Jones (2012)
Na etapa a seguir, estudaremos a classificação dos sólidos. Os sólidos são 
classificados como moleculares, reticulares, metálicos ou iônicos. Iniciaremos 
com os moleculares, e os distinguiremos dos reticulares. Veremos que os sólidos 
metálicos, se formados por um único elemento, são conjuntos de átomos idênticos 
empacotados em camadas ordenadas. Por fim, as estruturas dos sólidos iônicos 
se baseiam no mesmo tipo de organização das camadas, porém, elas são 
complicadas, pela necessidade de se levarem em conta íons de cargas opostas e 
volumes diferentes.
6.3.1 Sólidos moleculares
As moléculas são as partículas constituintes dos sólidos moleculares, 
mantidas juntas por forças intermoleculares. As propriedades físicas dependem 
das energias dessas forças (ATKINS; JONES, 2012).
Consistem em moléculas ou em elementos monoatômicos, como gases 
nobres, mantidos juntos por forças intermoleculares, relativamente, fracas. As 
propriedades físicas dependem das intensidades dessas forças. Esses sólidos 
são, normalmente, menos duros do que os iônicos, e se fundem em temperaturas 
mais baixas.
Os sólidos moleculares amorfos podem ser macios, como a graxa de 
parafina, que é uma mistura de hidrocarbonetos de cadeia longa. Essas 
moléculas se juntam de forma desordenada, e as forças, entre elas, são tão 
fracas, que mudam, facilmente, de lugar. Muitos outros têm estrutura cristalina 
49
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
e forças intermoleculares fortes, as quais os tornam rígidos e quebradiços. Por 
exemplo, as moléculas de sacarose, C12H22O11 , ficam juntas, devido às ligações de 
hidrogênio que ocorrem entre os muitos grupos -OH. A ligação de hidrogênio, entre 
as moléculas de sacarose, é tão forte que, antes de atingirem o ponto de fusão (em 
184 ° C), as moléculas começam a se decompor (ATKIS; JONES, 2012).
Muitos outros sólidos moleculares têm estruturas cristalinas e grandes forças 
intermoleculares que os tornam rígidos e duros. Alguns deles são muito duros, 
como o “polietileno de ultra-alta densidade”, usado para fazer coletes à prova de 
bala. Nesses sólidos, como as moléculas são agrupadas de muitas maneiras, 
cada estrutura deve ser tratada individualmente. Quase todas as substâncias, 
as quais são gases ou líquidos, a uma temperatura-ambiente, formam sólidos 
moleculares em baixas temperaturas Exemplos: Ar, H2O, CO2, CH4.
6.3.2 Sólidos iônicos
São formados por íons unidos por ligações iônicas. A estrutura de um cristal 
iônico depende das cargas do cátion e do ânion e dos raios. Apresentam pontos 
de fusão elevados, o que indica a existência de poderosas forças coesivas, 
mantendo os íons unidos. Esses sólidos não conduzem eletricidade porque os 
íons ocupam posições fixas, mas, quando fundidos ou dissolvidos em água, ficam 
livres para se movimentar, sendo, o líquido resultante, um condutorde eletricidade 
(CHANG, 2010). Um exemplo típico é o cloreto de sódio, o sal de cozinha, em 
cujos vértices encontramos o íon cloreto e o íon sódio. A ligação é muito forte e é 
difícil distorcer o retículo. Atente-se à estrutura cristalina e à micrografia do NaCl.
FIGURA 12 – REPRESENTAÇÃO DA ESTRUTURA 
CRISTALINA (A) E MICROGRAFIA DO NACL (B)
FONTE: <https://ib.rc.unesp.br/Home/Departamentos47/
BioquimicaeMicrobiologia/aula6solidos.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
50
 Fundamentos da Química Inorgânica
Também, podem ser compostos de íons poliatômicos, como NH4NO3 (nitrato 
de amônio). Íons poliatômicos são grupos de átomos que compartilham elétrons 
(chamados de ligações covalentes) e funcionam em um composto, como se 
formassem um único íon carregado.
Microfotografia, micrografia ou fotomicrografia é uma técnica 
fotográfica de obtenção de imagens, ampliadas por meio de lentes 
ópticas poderosas, que permitem observar detalhes de estruturas 
não visíveis a olho nu, como células e micróbios.
FONTE: <https://www.portalsaofrancisco.com.br/biologia/
micrografia>. Acesso em: 24 abr. 2021.
6.3.3 Sólidos metálicos
A maioria dos elementos metálicos cristaliza em uma das três formas 
simples, e duas delas podem ser explicadas em termos de esferas rígidas, as 
quais se agrupam da maneira mais compacta possível. A seguir, será visualizada 
uma camada compactada de esferas idênticas, uma com utilização máxima do 
espaço. Uma estrutura tridimensional compactada é obtida, empilhando essas 
camadas compactadas umas sobre as outras. No entanto, o empilhamento pode 
ser feito de maneiras diferentes, o que gera politipos compactados ou estruturas 
que são idênticas em duas dimensões (camadas compactadas), mas que diferem 
na terceira dimensão (ATKIS; PAULA, 2006).
 
FIGURA 13 – PRIMEIRA CAMADA DE ESFERAS COMPACTADAS USADAS 
PARA CONSTRUIR UMA ESTRUTURA COMPACTADA TRIDIMENSIONAL
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012) 
51
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Em todos os politipos, as esferas da segunda camada compactada se 
encontram nas depressões da primeira (Figura 17).
 
FIGURA 14 – SEGUNDA CAMADA DE ESFERAS COMPACTADAS 
OCUPA AS CAMADAS DA PRIMEIRA CAMADA. AS DUAS CAMADAS 
SÃO O COMPONENTE AB DA ESTRUTURA COMPACTA
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012) 
A terceira camada pode ser adicionada de duas maneiras. Em uma, as 
esferas são colocadas de modo que reproduzam a primeira camada, para dar um 
padrão ABA.
FIGURA 15 – FRAGMENTO DA ESTRUTURA
FONTE: <http://www.rnlkwc.ac.in/pdf/study-material/chemistry/Peter_Atkins__
Julio_de_Paula__Physical_Chemistry__1_.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Alternativamente, é possível colocar as esferas sobre as lacunas na 
primeira camada (Figura 18b), dando, assim, um padrão ABC. Dois politipos são 
52
 Fundamentos da Química Inorgânica
formados se os dois padrões de empilhamento são repetidos na direção vertical. 
Se o padrão ABA for repetido, daremos a sequência de camadas ABABAB ... , 
com esferas, hexagonalmente, compactadas (hcp). Agora, se o padrão ABC for 
repetido, surgirá a sequência ABCABC ..., com esferas compactadas cúbicas 
(ccp). Veja a origem desses nomes no exposto a seguir:
FIGURA 16 – CÁLCULO DA FRAÇÃO DE EMPACOTAMENTO 
DE UMA CÉLULA UNITÁRIA CCP
FONTE: <http://www.rnlkwc.ac.in/pdf/study-material/chemistry/Peter_Atkins__
Julio_de_Paula__Physical_Chemistry__1_.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
A estrutura ccp dá origem a uma célula unitária centrada na face, então, 
também, pode ser denominada de F cúbica (ou fcc, para cúbica centrada na face). 
Ainda, é possível ter sequências aleatórias de camadas, no entanto, os politipos 
hcp e ccp são os mais importantes (ATKIS; PAULA, 2006). Listaremos alguns 
elementos que possuem essas estruturas.
TABELA 2 – ESTRUTURA CRISTALINA DE ALGUNS ELEMENTOS
Estrutura Elemento
Hcp Be, Cd, Co, He, Mg, Sc, Ti, Zn
Fcc (ccp, cúbica F) Ag, Al, Ar, Au, Ca, Cu, Kr, Ni, Pd, Pb, Rh, Rn, Sr, Xe
bcc Ba, Cs, Cr, Fe, K, Li, Mn, Mo, Rb, Na, Ta, W, V
Cúbica P Po
FONTE: <http://www.rnlkwc.ac.in/pdf/study-material/chemistry/Peter_Atkins__
Julio_de_Paula__Physical_Chemistry__1_.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
53
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
A compactação de estruturas compactadas é indicada pelo número de 
coordenação, pelo número de átomos, imediatamente, circundando qualquer 
átomo selecionado, que é 12 em todos os casos. Outra medida de compactação 
é a fração de empacotamento, fração do espaço ocupado pelas esferas, a qual é 
de 0,740 (ver justificativa a seguir), ou seja, em um sólido compactado de esferas 
rígidas idênticas, apenas 26,0 por cento do volume é espaço vazio. O fato de 
muitos metais serem compactados explica as altas densidades.
Justificativa: Para calcular a fração de empacotamento de uma 
estrutura ccp, primeiramente, calculamos o volume de uma célula 
unitária e, em seguida, o volume total das esferas que ocupam, 
total ou parcialmente, essa célula. A primeira parte do cálculo é um 
exercício direto de geometria. A segunda envolve a contagem da 
fração de esferas que ocupam a célula (ATKIS; de PAULA, 2006). 
A diagonal da célula é 4R, o comprimento de um lado é 81/2R , e o volume é 
83/2R3, pois cada uma contém o equivalente a quatro esferas. O volume de cada 
esfera é . Então, o volume total ocupado é (ATKIS; PAULA, 
2006).
O comprimento de um lado é, portanto, 81/2R, e o volume da célula unitária é 
83/2R3 , pois cada célula contém o equivalente a 6 × 1 –2 + 8 × 1–8 = 4 esferas. O 
volume de cada esfera é 4 / 3piR3, assim, o total ocupado surge como 16 / 3piR3. 
A razão entre esse volume ocupado e o volume total do cubo indica, portanto:
Como uma estrutura hcp tem o mesmo número de coordenação, 12, a fração 
de empacotamento é a mesma.
Mostramos, aqui, que 74% do espaço do cristal é ocupado por esferas, e 
que 26% dele corresponde ao espaço vazio. Os buracos (espaços vazios) das 
estruturas de empacotamento compacto podem ser preenchidos com átomos 
menores, para a formação de ligas.
54
 Fundamentos da Química Inorgânica
• Estruturas menos compactadas
Conforme a tabela anterior, vários metais adotam estruturas que são menos 
compactadas. O afastamento do empacotamento mais compacto sugere que 
fatores, como ligações covalentes específicas entre átomos vizinhos, estão 
começando a influenciar a estrutura e a impor um arranjo geométrico específico. 
Um desses arranjos gera uma estrutura cúbica I (bcc, para cúbica centrada 
no corpo), com uma esfera, no centro de um cubo, formada por outras oito. O 
número de coordenação de uma estrutura bcc é apenas oito, mas há mais seis 
átomos, não muito mais distantes, do que os oito vizinhos mais próximos. A fração 
de empacotamento de 0,68 não é muito menor do que o valor para uma estrutura 
compactada (0,74), e mostra que cerca de dois terços do espaço disponível estão, 
realmente, ocupados (ATKIS; PAULA, 2006).
6.3.4 Sólidos reticulares ou covalentes
Nos cristais covalentes (às vezes, chamados de redes covalentes de 
cristais), os átomos se mantêm unidos totalmente, através de ligações covalentes, 
formando redes tridimensionais estendidas (CHANG, 2010).
Também, são chamados de moléculas gigantes. As ligações covalentes 
são fortes e direcionais por natureza. Portanto, os átomos, nesses sólidos, são 
mantidos, fortemente, nas posições. As principais características são:
• Os cristais covalentes são duros.
• Têm pontos de fusão extremamente altos.
• São maus condutores de eletricidade e isolantes.
Exemplos bem conhecidos de cristais covalentes são os dois alótropos do 
carbono: o diamante e o grafite. O diamante é um sólido de rede tridimensional. 
Nele, cada átomo de carbono tem quatro ligaçõescovalentes com os átomos 
circundantes. Isso, efetivamente, torna, cada cristal, uma molécula gigante, 
mantida unida por ligações covalentes.
As ligações covalentes fortes, que existem nas três dimensões do espaço, 
contribuem para a rara dureza do diamante (é o material mais duro que se 
conhece) e para o elevado ponto de fusão (3.550°C). A seguir, estará disposta 
uma estrutura do diamante. Cada átomo de carbono está ligado, tetraedricamente, 
a outros quatro (CHANG, 2010).
55
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
FIGURA 17 – ESTRUTURA CRISTALINA DO DIAMANTE
FONTE: <https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/
alotropia-carbono.htm>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Os átomos de carbono estão dispostos em camadas diferentes, e cada um 
fica, covalentemente, ligado a três dos átomos vizinhos, na mesma camada. O 
quarto elétron de valência de cada átomo está presente entre camadas diferentes 
e é livre para se mover. Esses elétrons livres tornam o grafite um bom condutor 
de eletricidade. Camadas diferentes podem deslizar umas sobre as outras. Isso 
torna o grafite um sólido macio e um bom lubrificante sólido. As camadas se 
mantêm unidas por forças de van der Waals fracas (CHANG, 2010).
FIGURA 18 – ESTRUTURA CRISTALINA DO GRAFITE
FONTE: <https://ciet.nic.in/moocspdf/Chemistry03/
lech_10101_etext.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Alguns pontos-chave, dos diferentes tipos de sólidos cristalinos, estarão 
sumarizados a seguir:
56
 Fundamentos da Química Inorgânica
 QUADRO 4 – TIPOS DE SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipo de 
sólido
Forma das 
partículas 
unitárias
Forças entre 
as partículas
Propriedades Exemplos
Molecular Átomos ou 
moléculas
Forças inter-
moleculares
Ponto de fusão 
baixo a modera-
damente alto, 
baixas condutiv-
idades térmica e 
elétrica
Ar, argônio, 
CH4 (meta-
no), gelo 
seco (CO2)
Rede 
covalente
Átomos 
conectados 
em uma rede 
de ligação 
covalente
Ligações 
covalentes
Duros, ponto de 
fusão muito alto, 
baixas condutiv-
idades térmica e 
elétrica
Diamante, 
quartzo, SiO2
Iônico Íons positi-
vos e nega-
tivos
Atrações 
eletrostáticas
Duros e que-
bradiços, alto 
ponto de fusão, 
baixas condutiv-
idades térmica e 
elétrica
Elementos 
metálicos: 
Cu, Fe, Al, W
57
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Metálico
Cátions 
unidos por 
um mar de 
elétrons
Ligações 
metálicas
Macios a 
muito duros, 
maleáveis, 
dúcteis, altas 
condutividades 
térmica e elétrica
FONTE: O autor
O tipo de ligação de cada tipo de sólido cristalino será apresentado a seguir.
FIGURA 19 – TIPO DE LIGAÇÃO DE CADA SÓLIDO CRISTALINO
FONTE: <https://ciet.nic.in/moocspdf/Chemistry03/
lech_10101_etext.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
58
 Fundamentos da Química Inorgânica
No link a seguir, você poderá acompanhar o estudo das 
características das substâncias por meio de um vídeo que torna mais 
prático e sistemático o aprendizado: https://goo.gl/HqB1BC.
6.4 CÉLULAS UNITÁRIAS 
Não é necessário desenhar a estrutura completa do cristal em cada momento 
em que desejamos descrever a estrutura de um sólido. Podemos, em vez disso, 
focalizar a atenção em uma pequena região do cristal, representativa dele 
completo. A pequena unidade, ilustrada a seguir, é um exemplo de célula unitária. 
O cristal completo é construído a partir de um único tipo de célula unitária, pelo 
empilhamento, sem interrupção das células (ATKIS; JONES, 2012).
FIGURA 20 – EXEMPLO DE CÉLULA UNITÁRIA
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012)
A célula unitária é a menor unidade que, quando empilhada, repetidamente, 
sem lacunas, pode reproduzir o cristal inteiro. Seguem exemplos de células 
unitárias de alguns compostos.
59
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
FIGURA 21 – EXEMPLOS DE CÉLULAS UNITÁRIAS DE ALGUNS COMPOSTOS 
FONTE: <http://ww2.chemistry.gatech.edu/~barefield/1311/metals_
and_ionic_compounds.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Em geral, as células unitárias são paralelepípedos (figuras de seis lados 
que são paralelogramos). Para simplificar, assume-se que cada ponto da rede 
é ocupado por um único átomo (o que ocorre na maioria dos metais), mas, em 
muitos cristais, em torno de um ponto da rede, podem existir vários átomos, 
íons, moléculas distribuídas em formas idênticas. Um sólido cristalino é apto a 
ser representado por uma matriz tridimensional de pontos, chamada de rede 
cristalina. Cada ponto representa um ambiente idêntico dentro do cristal.
Uma célula unitária cúbica de empacotamento compacto, como a ilustrada 
a seguir, tem um átomo no centro de cada face. Por essa razão, ela é, também, 
chamada de estrutura cúbica de face centrada (fcc).
FIGURA 22 – ESTRUTURA CÚBICA DE FACE CENTRADA (FCC)
FONTE: Adaptada de Ebbing e Gammon (2007)
60
 Fundamentos da Química Inorgânica
Em uma estrutura cúbica do corpo centrado (bcc), um átomo isolado fica no 
centro de um cubo formado por outros oito.
FIGURA 23 – ESTRUTURA CÚBICA DE CORPO CENTRADO
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012)
Essa estrutura não é de empacotamento compacto, e metais que têm uma 
estrutura cúbica de corpo centrado podem, com frequência, ser forçados, sob 
pressão, a uma forma compacta. Ferro, sódio e potássio são exemplos de metais 
que cristalizam em retículos bcc. A estrutura cúbica primitiva tem um átomo em 
cada vértice de um cubo (ATKIS; JONES, 2012).
FIGURA 24 – CÉLULA UNITÁRIA CÚBICA PRIMITIVA
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012)
Essa estrutura é conhecida, somente, para um elemento, o polônio: as 
forças covalentes são tão fortes, nesse metaloide, que superam a tendência ao 
empacotamento compacto característico das ligações metálicas.
61
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
As células unitárias são desenhadas, representando-se cada átomo por um 
ponto, que marca a localização do centro.
FIGURA 25 – CÉLULAS UNITÁRIAS DAS ESTRUTURAS (A) CCP (OU FCC) E (B) BCC, 
NAS QUAIS A LOCALIZAÇÃO DOS CENTROS DAS ESFERAS É DADA POR PONTOS
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012) 
Todas as estruturas cristalinas podem ser expressas em termos de 14 
padrões básicos, chamados de retículos de Bravais.
 
FIGURA 26 – RETÍCULOS DE BRAVAIS
FONTE: <http://cristal.iqsc.usp.br/files/Cap-5-C%C3%A9lula-Unitaria-
e-Reticulos-de-Bravais.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
62
 Fundamentos da Química Inorgânica
Podemos começar a entender por que o número de tipos de células unitárias 
é limitado, observando que formas pentagonais regulares estão ausentes dos 
retículos Bravais: os pentágonos regulares não podem cobrir o espaço sem 
deixar lacunas. Pela mesma razão, a forma do heptágono regular (sete lados) e 
as formas poligonais superiores, também, não conseguem ser empilhadas para 
cobrir todo o espaço e, portanto, elas não aparecem nos retículos de Bravais.
Conta-se o número de átomos em uma célula unitária, verificando-se como 
estão partilhados com as células vizinhas. Por exemplo, um átomo, no centro 
de uma célula, pertence, inteiramente, a ela, mas um que está em uma face é 
partilhado por duas células, e átomos dos vértices contribuem com 8 x 1/8 = um 
átomo para a célula. Para os seis átomos, o centro das faces contribui com 6 x 1/2 
= três átomos. O número total de átomos de uma célula unitária fcc é, portanto, 
1+ 3 =4, e a massa da célula unitária é quatro vezes a massa de um átomo. No 
caso de uma célula unitária bcc, conta-se um para o átomo que está no centro, 
1/8 para cadaum dos oito que estão nos vértices, com um total de 1+ (8 x 1/8) = 
dois (ATKIS; JONES, 2012).
A melhor maneira de determinar o tipo de célula unitária adotado por um metal 
é por meio da difração de raios-X, que dá uma figura de difração característica. 
Um procedimento simples para medir a densidade do metal, entretanto, pode 
ser usado para distinguir as estruturas de empacotamento compacto e outras. 
As densidades das células unitárias possíveis são calculadas e comparadas com 
os resultados experimentais, para determinar qual estrutura explica a densidade 
observada. Como é uma propriedade intensiva, o que significa que não depende 
do tamanho da amostra, ela é a mesma para a célula unitária e para o corpo 
do sólido. Os arranjos hexagonais e cúbicos de empacotamento compacto não 
podem ser distinguidos dessa maneira, porque eles têm o mesmo número de 
coordenação e, portanto, as mesmas densidades (para o mesmo elemento) 
(ATKIS; JONES, 2012). Para entender melhor como pode ser determinada a 
densidade, vamos a um exemplo.
Exemplo: A densidade do Cu é de 8,93 g/cm3, e o raio atômico é de 128 pm. 
Calcule a densidade do Cu, supondo uma estrutura cúbica de empacotamento 
compacto (ccp ou fcp), e compare com o valor fornecido no exemplo (Dados: 
Massa molecular do cobre é de 63,55 g/mol. Esse valor é retirado da tabela 
periódica).
63
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Resolução: Calcular a densidade do Cu em ccp. A célula ccp possui quatro 
átomos, então, massa = 4 x massa do átomo (M/NA), a densidade, d, é, portanto:
FIGURA 27 – CÁLCULO
FONTE: O autor
Para calcular a massa, em gramas, você precisa utilizar a massa molecular 
da tabela periódica e dividir pelo número de moléculas (número de Avogrado 1 
mol = 6,02x 10-23moléculas):
Comparando o valor da densidade obtida (8,90 g/cm3) com o fornecido no 
exemplo (8,93 g/cm3), podemos perceber que os valores são muito próximos, 
então, é possível supor que a estrutura do Cu é de empacotamento compacto na 
temperatura normal.
64
 Fundamentos da Química Inorgânica
1 - As propriedades macroscópicas de um sólido são determinadas 
pela estrutura no nível molecular. Os sólidos são classificados 
como cristalinos e amorfos. Os cristalinos são classificados, 
de acordo com o tipo de ligação que mantém os átomos, os 
íons ou as moléculas juntos, em: sólidos metálicos, sólidos 
iônicos, sólidos reticulares ou covalentes e sólidos moleculares. 
Classifique os seguintes: Grafite, latão, fosfato de amônio, SiC, 
Rb, I2, LiBr, P4, Si:
a) Sólido molecular: I2, P4; Sólido covalente: Grafite, SiC, Si; Sólido 
metálico: Latão, Rb; Sólido iônico: Fosfato de Amônio, LiBr.
b) Sólido molecular: SiC, P4; Sólido covalente: Grafite, I2, Si; Sólido 
metálico: Latão, Rb; Sólido iônico: Fosfato de Amônio, LiBr.
c) Sólido molecular: Fosfato de Amônio, P4; Sólido covalente: Latão, 
SiC, Si; Sólido metálico: Grafite, Rb; Sólido iônico: I2, LiBr.
d) Sólido molecular: Latão, P4; Sólido covalente: Grafite, Fosfato de 
Amônio, Si; Sólido metálico: I2, Rb; Sólido iônico: SiC, LiBr.
2 - A melhor maneira de determinar o tipo de célula unitária adotado 
por um metal é por meio da difração de raios-X, que dá uma figura 
de difração para cada tipo. Um procedimento simples para medir 
a densidade do metal, entretanto, pode ser usado para distinguir 
estruturas de empacotamento compacto e outras. As densidades 
das células unitárias possíveis são calculadas e comparadas 
com os resultados experimentais para determinar qual estrutura 
explica a densidade observada. Diante desse contexto, avalie se 
a densidade do átomo de ferro é consistente com a estrutura de 
empacotamento compacto. São dados o raio atômico do ferro, 
que é 124 pm; a densidade, 7,87 g/cm3; a massa atômica do Fe 
Todas as estruturas cristalinas são derivadas dos 14 
retículos bravais. Os átomos de uma célula unitária são contados, 
determinando-se a fração de cada um que está dentro. O tipo de 
célula unitária, adotado por um metal, pode ser determinado pela 
medida da densidade do sólido.
65
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
55, 845 u; e NA= 6,02 x10-23 moléculas.
3 - Os sólidos cristalinos têm um arranjo interno regular de átomos 
ou de íons. Os sólidos amorfos não. Os sólidos são classificados 
como moleculares, reticulares, metálicos ou iônicos. Diante desse 
contexto, suponha que três substâncias diferentes foram testadas 
para classificação. Os resultados dos testes serão apresentados 
a seguir:
Substância Aparência Ponto de Ebu-
lição °C
Condutividade elétri-
ca
Solubilidade em 
água
X Dura, branca 900 Somente quando dis-
solvida em água
Solúvel
Y Lustrosa, 
maleável
1400 Alta Insolúvel
W Mole, amarela 133 Nenhuma Insolúvel
Use a tabela a seguir para classificar as substâncias X, Y e W 
como metálicas, iônicas, reticulares ou sólidos moleculares. 
Classe Exemplos Características
Metálico Elementos dos blocos s e d Maleável, dúctil, lustroso, con-
dutores térmicos e elétricos
Iônico NaCl, KNO3, CuSO4.5H2O Duro, rígido, quebradiço, pon-
tos de fusão e ebulição altos, 
os solúveis em água com 
soluções condutoras
Reticular B, C, P preto, BN, SiO2 Duro, rígido, quebradiço, pon-
tos de fusão e ebulição altos, 
insolúveis em água.
Molecular BeCl2, S8, P4, I2, gelo, glicose, 
naftaleno
Pontos de fusão e ebulição, 
relativamente, baixos, que-
bradiços quando puros.
FONTE: Adaptada de Atkis e Jones (2012)
4 – Quando a temperatura é tão baixa que as moléculas de uma 
substância não têm energia suficiente para escapar, ainda que, 
parcialmente, dos vizinhos, ela se solidifica. A natureza do sólido 
depende do tipo de força que mantém, juntos, os átomos, os íons 
ou as moléculas. A compreensão da estrutura dos sólidos, em 
termos das propriedades dos átomos, ajuda a entender por que, 
66
 Fundamentos da Química Inorgânica
por exemplo, os metais são maleáveis, mas os cristais de sal se 
quebram sobre pressão, e por que os diamantes são duros. Os 
materiais sólidos se classificam, de acordo com a estrutura, em 
cristalinos e em amorfos. A respeito dos materiais cristalinos, 
analise as afirmativas a seguir:
I- Materiais não cristalinos são conhecidos como materiais amorfos.
II- Para descrever sólidos cristalinos, o modelo atômico de Bohr, no 
qual os elétrons descrevem órbitas ao redor do núcleo atômico, é 
o mais adequado.
III- Nos materiais cristalinos, os átomos estão ordenados, 
periodicamente, sobre longas distâncias atômicas
IV- As propriedades dos sólidos cristalinos dependem da estrutura
V- A célula cristalina pode ser vista como a unidade estrutural básica 
dos materiais cristalinos.
Assinale a alternativa CORRETA:
a) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas.
b) Apenas as afirmativas II, III, IV e V estão corretas.
c) Apenas as afirmativas I, II, III e V estão corretas. 
d) Apenas as afirmativas I, III, IV e V estão corretas. 
5 - Os sólidos são caracterizados por um arranjo tridimensional 
estendido de átomos, íons ou moléculas, no qual os 
componentes, geralmente, estão presos nas posições. 
Esses componentes podem ser dispostos em uma matriz 
tridimensional de repetição regular (uma rede de cristal), 
o que gera um sólido cristalino, ou, mais ou menos, 
aleatoriamente, para produzir um sólido amorfo. Os sólidos 
cristalinos têm bordas e faces bem definidas, difratam 
os raios-X e tendem a ter pontos de fusão agudos. Em 
contraste, os amorfos têm superfícies irregulares ou curvas, 
não fornecem padrões de difração de raios-X bem resolvidos 
e derretem em uma ampla faixa de temperatura. A respeito 
da diferença entre os sólidos amorfo e cristalino, pode-se 
afirmar o seguinte:
a) Embora ambos possuam estrutura microscópica ordenada, ossólidos amorfos não possuem forma macroscópica definida.
b) Os sólidos cristalinos são sempre puros, enquanto os amorfos são 
sempre impuros.
67
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Como podemos saber... Qual é a aparência de uma superfície?
Mesmo os microscópios ópticos mais potentes não permitem 
que se vejam os átomos da superfície de um sólido. No entanto, 
o novo campo da nanotecnologia, o desenvolvimento e estudo de 
estruturas em escala nanométrica, exige a capacidade de resolver 
as superfícies em escala atômica. Uma nova técnica que permite 
que os átomos sejam visualizados, a Microscopia de Varredura 
por Tunelamento (MVT) é uma importante ferramenta para a 
nanotecnologia. A técnica produz imagens, como a desta da figura a 
seguir. A primeira delas mostra um pequeno cristal de iodeto de sódio 
em uma superfície de cobre.
c) Os sólidos cristalinos têm, como unidade formadora, átomos, 
enquanto, para os amorfos, são moléculas.
d) O sólido amorfo é aquele que pode sofrer sublimação, enquanto o 
sólido cristalino não.
e) Os sólidos amorfos são isotrópicos por natureza, enquanto os 
cristalinos têm entalpia de fusão definida e são anisotrópicos por 
natureza.
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012)
O princípio de funcionamento das MVT é que, embora os elétrons 
tenham propriedades de ondas, podem penetrar e atravessar regiões 
do espaço que não seriam permitidas pela mecânica clássica. Essa 
penetração é chamada de tunelamento. Esse efeito é usado na MVT 
(daí o nome), colocando-se a ponta afiada de uma agulha perto de 
68
 Fundamentos da Química Inorgânica
uma superfície e monitorando a corrente que flui entre a ponta dela 
e a superfície. A magnitude da corrente, assim como o tunelamento, 
é muito sensível à distância entre a ponta e a superfície, e variações, 
até mesmo, do tamanho de um átomo, podem afetá-la.
Para obter uma imagem MVT, a ponta afiada se movimenta para 
frente e para trás, pela superfície, em uma série de linhas paralelas 
muito próximas (daí o nome ‘’varredura’’). A ponta é extremamente 
fina e termina em um único átomo.
FONTE: <https://my.eng.utah.edu/~lzang/images/
Lecture_6_STM.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
À medida que a ponta se movimenta sobre a superfície em uma 
altura constante, o tunelamento flui e reflui, e, consequentemente, 
a corrente varia através do circuito. A figura representa a corrente 
medida em cada varredura.
Uma variante é manter a corrente em um nível constante e variar 
a altura da agulha sobre a superfície, monitorando a altura. Pode ser 
controlada, usando-se uma substância piezoelétrica como suporte 
da agulha, uma substância que muda as dimensões, de acordo com 
a diferença de potencial elétrico, nela, aplicado. Assim, a medida 
da voltagem que deve ser aplicada ao suporte piezoelétrico, para 
manter constante a corrente que passa através da ponta, permite 
inferir a altura da ponta e registrar os resultados em um gráfico na 
tela de um computador.
69
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Outra variante é a Microscopia de Força Atômica (MFA), na 
qual uma ponta aguda, ligada a um cantilever, fino e flexível, varre 
a superfície. O átomo que está na ponta experimenta uma força, a 
qual o puxa para a superfície ou o empurra para longe dos átomos 
dessa superfície. Os desvios do feixe seguem a forma da superfície 
e são monitorados, usando-se a luz de um laser. Uma vantagem da 
MFA é que ela pode reproduzir a imagem de superfícies biológicas 
que não conduzem correntes elétricas. Assim, por exemplo, a MFA 
pode ser usada para estudar as formas dos cromossomos humanos 
e como carcinógenos (os quais provocam câncer) promovem o 
desenvolvimento de tumores, ao interferirem na reprodução da 
molécula de DNA. Uma figura MFA, do cromossomo X humano, será 
apresentada a seguir.
FONTE: Adaptada de Atkins e Jones (2012) 
Essa figura MFA mostra o cromossomo X, que determina o 
gênero de uma pessoa. Inclui cerca de 5% do DNA. As mulheres 
têm dois cromossomos X e os homens têm um cromossomo X e 
um cromossomo Y. Como a MFA não exige a modificação química 
da substância em estudo, pode mostrar detalhes importantes da 
estrutura do cromossomo.
As figuras, aqui, apresentadas, são geradas por computadores. 
Elas não são fotografias, no sentido comum do termo. No entanto, 
abriram os nossos olhos para a aparência das superfícies de maneira 
extraordinária.
FONTE: ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química. 
Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto 
Alegre: Bookman, 2012. 
70
 Fundamentos da Química Inorgânica
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES
Neste capítulo, nós vimos que os elementos podem ser classificados 
como metais e não metais. Os metais são brilhantes, maleáveis, dúcteis e bons 
condutores de calor e de eletricidade. São sólidos à temperatura-ambiente, exceto 
o mercúrio, que é um líquido. Podem formar íons positivos, ao perder elétrons 
para não metais. Combinam-se com o oxigênio, para formar óxidos básicos.
Os não metais têm propriedades opostas às dos metais. Eles não são 
maleáveis, nem dúcteis. São maus condutores de calor e de eletricidade, exceto 
o grafite, que conduz eletricidade. Formam íons carregados, negativamente, ao 
ganhar elétrons, na reação com os metais.
O químico inglês Neil Bartlett sintetizou o primeiro composto de gás nobre, 
o hexafluoro-platinato de xenônio, em 1962. Os elementos do Grupo 18/VIII se 
encontram na atmosfera como gases monoatômicos.
O argônio é o terceiro gás mais abundante na atmosfera, depois do nitrogênio 
e do oxigênio. O hélio é o segundo elemento mais presente no Sol, e 23% da 
massa do universo é composta desse elemento. Ele é raro na Terra porque os 
átomos são tão leves que uma grande proporção deles atinge altas velocidades 
e escapa da atmosfera. Ainda, não forma compostos. Como a densidade dele 
é muito baixa e não é inflamável, é usado para fazer flutuarem os dirigíveis. 
Também, é usado para diluir o oxigênio usado em hospitais e em mergulhos em 
mar profundo, para pressurizar combustíveis de foguete, como refrigerante, e em 
lasers de hélio-neônio.
O neônio, que emite cor laranja-avermelhada quando uma corrente elétrica 
passa através dele, é usado em letreiros de publicidade e em avisos luminosos. 
O argônio é comum para gerar uma atmosfera inerte para soldas (para prevenir 
a oxidação), e como enchimento de alguns tipos de lâmpadas, para resfriar o 
filamento. O criptônio produz uma intensa luz branca ao ser atravessado por uma 
descarga elétrica, e, por isso, é tido na iluminação de pistas de aeroporto.
Os sólidos têm massa, volume e forma definidos, e são incompressíveis 
e rígidos. Com base na natureza do arranjo das partículas constituintes, são 
classificados como cristalinos e amorfos. Os cristalinos têm um arranjo regular de 
partículas constituintes em um longo intervalo.
Dependendo da natureza das forças intermoleculares, os sólidos cristalinos 
podem ser classificados em quatro tipos: sólidos moleculares, sólidos iônicos, 
sólidos metálicos e sólidos covalentes ou de rede (reticulares). Em cristais 
71
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
metálicos, as partículas constituintes são íons positivos (chamados de núcleos) 
imersos em um mar de elétrons móveis. Em cristais covalentes, essas partículas 
são átomos não metálicos, ligados aos átomos adjacentes por ligações covalentes 
em todo o cristal. 
Sólidos amorfos não possuem arranjo regular de partículas constituintes, 
portanto, apresentam ordem de curto alcance. Eles não têm um ponto de fusão 
preciso e são isotrópicospor natureza. 
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2021.
CAPÍTULO 2
Compostos de Coordenação
A partir da perspectiva do saber-fazer, neste capítulo você terá os seguintes 
objetivos de aprendizagem:
• Apresentar as regras de nomenclatura, os termos utilizados, as fórmulas e a 
estabilidade dos compostos de coordenação.
• Classificar os ligantes quanto ao número de átomos doadores.
• Definir os diferentes tipos de isomeria.
• Entender a importância e as aplicações da coordenação de compostos no 
nosso dia a dia. 
• Conhecer o significado dos termos entidade de coordenação, átomo/íon 
central, ligante, número de coordenação, esfera de coordenação, poliedro de 
coordenação, número de oxidação, homoléptico e heteroléptico.
76
 Fundamentos da Química Inorgânica
77
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
1 CONTEXTUALIZAÇÃO
No Capítulo 1, conhecemos os metais. Neste capítulo, estudaremos os 
metais de transição. Os elementos dos Grupos 3 a 11 são chamados de metais 
de transição, porque representam a transição entre os metais muito reativos do 
bloco s e os metais pouco reativos do Grupo 12 e do bloco p (ATKIS; JONES, 
2012).
Os metais de transição formam um grande número de compostos complexos 
nos quais os átomos do metal estão ligados a uma série de ânions ou de moléculas 
neutras. Na terminologia moderna, tais compostos são chamados de compostos 
de coordenação. A química dos compostos de coordenação é uma importante 
e desafiadora área da química inorgânica moderna. Novos conceitos de ligação 
química e de estrutura molecular fornecem percepçõesdo funcionamento de 
componentes vitais dos sistemas biológicos. Clorofila, hemoglobina e vitamina 
B12 são compostos de coordenação. Uma variedade de processos metalúrgicos, 
catalisadores industriais e reagentes analíticos envolvem o uso deles. Ainda, 
encontram muitas aplicações na galvanoplastia, no tingimento têxtil e na química 
medicinal (NCERT, 2015).
O estudo dos compostos de coordenação tem recebido muita atenção 
nos últimos anos. Esse interesse foi gerado pela descoberta das atividades 
antibacteriana, fúngica e cancerígena de vários compostos. Como resultado, 
estudos têm sido realizados acerca da estrutura e do comportamento químico 
de vários complexos metálicos. As propriedades dos compostos de coordenação 
são influenciadas, em grande parte, pela natureza e pelo estado de oxidação do 
átomo de metal central. Um método de estudar essa influência é comparando 
os compostos formados por uma série de átomos de metal, em um determinado 
estado de oxidação, com um ligante específico (AKINKUMNI; AIYELABOLA, 
2012).
O que podemos concluir é que a química de coordenação de metais é um 
campo vasto e complexo a ser explorado. A química do carbono é, em contraste, 
comparativamente, simples, no sentido de que, essencialmente, todos os 
compostos de carbono estáveis têm quatro ligações em torno de cada centro de 
carbono. Os metais, como um grupo, podem exibir números de coordenação de 
dois a quatorze, e estados de oxidação formais que variam de valores negativos 
até oito. Mesmo para um determinado metal, uma gama de estados de oxidação, 
de números de coordenação e dos comportamentos espectroscópico e químico 
distintos, associados a cada estado de oxidação, pode, e, geralmente, existe.
78
 Fundamentos da Química Inorgânica
Qual é, então, o provável futuro da química de coordenação? Muito 
claramente, as modas e as realidades atuais indicam um desenvolvimento 
multidisciplinar, particularmente, nas ciências da vida. A natureza, continuamente, 
apresenta surpresas aos químicos, e a química de coordenação continuará a 
responder aos desafios da biomimetização e aos desenvolvimentos associados 
à catálise e à ciência dos materiais. É fato que apenas 5% das bactérias, no 
solo, são identificadas, e os papéis dos metais, nas bactérias, em geral, não são 
avaliados. Isso poderia ser de consideráveis importâncias industrial e agrícola no 
futuro. A enzimologia já é muito conhecida há 30 anos, e, provavelmente, será 
uma grande preocupação para outros 300. Os papéis dos metais e os ambientes 
de coordenação continuarão a ser elucidados e modelados, de maneiras que 
possam contribuir para a revolução da "química verde". A química de coordenação 
continuará a fortalecer como especialidade e disciplina central para a ciência 
dos materiais. É fundamental para o desenvolvimento de novos materiais para a 
nanociência e a nanotecnologia (McCLEVERTY; MEYER, 2003).
Como a química de coordenação é a química da grande maioria da tabela 
periódica, dos metais e dos metaloides, é fundamental para o estudo adequado da 
química. Além disso, uma vez que, muitos compostos de coordenação incorporam 
moléculas orgânicas como ligantes, e podem influenciar a reatividade e o 
comportamento, uma compreensão da química orgânica, também, é necessária 
nesse campo. Além disso, as propriedades espectroscópicas e magnéticas são 
fundamentais para um entendimento adequado dos compostos de coordenação, 
assim, o conhecimento de uma variedade de métodos físicos e analíticos é 
importante. É claro que a química da coordenação é exigente, mas recompensa, 
ao revelar uma diversidade, que pode ser, ao mesmo tempo, intrigante, atraente 
e recompensadora (LAWRANCE, 2010). Bem-vindo ao mundo maravilhoso da 
química de coordenação - vamos explorá-lo!
2 UMA BREVE HISTÓRIA DA QUÍMICA 
DE COORDENAÇÃO: DA PRÉ- 
HISTÓRIA À HISTÓRIA
Embora os compostos de coordenação tenham uma longa e honrosa história 
de aplicação, não foram reconhecidos ou, sistematicamente, estudados até a era 
moderna. A química da coordenação, assim como a metalurgia, é uma disciplina 
na qual as aplicações tecnológica e estética são anteriores à investigação 
científica. A cor tem sido fundamental para os desenvolvimentos cultural e 
histórico da sociedade moderna, uma característica da química de coordenação 
(ORNA, 2013).
79
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
Provavelmente, uma das primeiras aplicações da química de coordenação foi 
o uso de mordentes para fixarem corantes em fibras, e há evidências de tingimento 
de tecido desde 7000 a. C. Por exemplo, durante o início do período do Império 
Romano, apenas reis e sacerdotes podiam usar tecidos, tingidos de púrpura, na 
Idade Média, tecidos tingidos de escarlate eram reservados, exclusivamente, para 
importantes membros do clero. As fontes de corante eram, ainda, importantes o 
suficiente para emprestar os nomes aos países do Novo Mundo. Os primeiros 
corantes vieram de fontes naturais, como plantas, líquenes, insetos ou fungos. 
Estes foram extraídos com água e transferidos para o tecido, por imersão dele na 
solução corante (FERREIRA; HULME; MCNAB; QUVE, 2004). Alguns corantes, 
sozinhos, apresentaram cores permanentes, que não saem da lavagem, mas 
outras apenas ligam quando substâncias adicionais, chamadas de mordentes 
(mordre, em francês, para morder), estão presentes. Muitos dos mordentes mais 
comuns são sais de metal simples, em particular, os de alumínio, cobre, ferro, 
cromo e estanho. Um corante inicial, obtido da raiz da planta garança, Rubia 
tinctorum, contém alizarina.
As características gerais, responsáveis pela ligação do corante a uma fibra, 
envolvem íons metálicos coordenados aos átomos de oxigênio do alizarina e 
do tecido, como resultado, a tintura não é removida do tecido em uma lavagem 
normal. As tinturas vermelhas entraram na cultura popular através dos “casacos 
vermelhos", dos soldados britânicos dos séculos 18 e 19, os quais utilizavam o 
corante vermelho turco (alizarina com um mordente de alumínio) para tingir as 
jaquetas. Nomes triviais, como Vermelho Peru, identificam o material de coloração, 
mas não dão nenhuma pista para a constituição química (CONSTABLE, 2019).
FIGURA 1 – (A) A ESTRUTURA DA ALIZARINA; B) A PLANTA DA QUAL É 
EXTRAÍDO O RUBIA TINCTORUM; C) A ALIZARINA PELA AMOSTRA DE 
CORANTE - A ALIZARINA SE LIGA A GRUPOS DE HIDROXILA DO TECIDO, 
POR COORDENAÇÃO, COM ÍONS METÁLICOS, COMO AL+3 E CR+3
FONTE: <https://www.google.com/search?q=coordination+compounds
+pdf&oq=coordination+compounds+pdf&aqs=chrome..
69i57j0i19l7j0i19i22i30l2.2620j0j15&sourceid=chrome&ie=UTF-8#>. 
Acesso em: 24 abr. 2021.
80
 Fundamentos da Química Inorgânica
É quase inconcebível que os alquimistas e os iatroquímicos não 
encontrassem compostos de coordenação, mas há pouca ou nenhuma evidência 
documental acerca do assunto. Como "licores de amônia" eram usuais na obra 
alquímica, a qual, por sua vez, estava obcecada com a transformação de metais 
(em particular, de metais básicos a ouro), é certo que as cores características 
dos complexos de amina foram observadas. A descrição empírica mais antiga se 
deve ao trabalho de Andreas Libavius, no fim do século 16, no livro Alchemia. 
Descreveu uma cor azul, na reação do latão (uma liga de cobre e de zinco), com 
amônia aquosa, na qual o sal amoníaco é dissolvido, dando cores vivas [azul] 
com cobre. Se uma amostra de latão espessa for deixada, durante o período da 
noite, em uma bacia, contendo água de cal e sal amoniacal, surge uma cor azul.
FIGURA 2 – (A) ANDREAS LIBAVIUS; (B) CAPA DO LIVRO ALCHEMIA 
FONTE: Adaptada de Redefor (2011)
No início da Idade Média, um corpo de conhecimento químico estava se 
desenvolvendo nas esferas de influência europeia e árabe, e os compostos 
químicos individuais começaram a ser identificados. Quando isso aconteceu, 
individualmente, os nomes foram, mais frequentemente, associados à origem 
geográfica do que às propriedadesquímicas, por exemplo, elementos, como 
o cobre (com o nome de Chipre), ou compostos, como o roxo de Tyr (em 
homenagem a Tiro, um antigo porto fenício), azul egípcio (um lápis-lazúli artificial 
preparado, no Oriente Médio, a partir de malaquita) etc. (CONSTABLE, 2019).
A química de coordenação entrou nessa arena por volta de 1704, quando 
Diesbach, acidentalmente, preparou um novo pigmento azul, que ficou conhecido 
como azul da Prússia (Preussisch blau), ou azul de Berlim (Berlinisch blau). O 
novo pigmento azul foi, rapidamente, comercializado e disponibilizado para 
81
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
compra, com a primeira pintura a utilizá-lo, O Entombamento de Cristo, de Pieter 
van der Werff, datada de 1709. Após a publicação da receita, o mesmo pigmento 
foi preparado na França e, posteriormente, vendido como azul de Paris (KRAFT, 
2008). A estrutura cristalina de Fe4 [Fe (CN) 6] 3 · xH2O foi determinada apenas em 
1977, e uma representação será apresentada a seguir.
FIGURA 3 – (A) O PIGMENTO AZUL DA PRÚSSIA PREPARADO, 
PELA PRIMEIRA VEZ, POR DIESBACH, EM 1704; (B) A ESTRUTURA 
CRISTALINA IDEALIZADA DO PIGMENTO, FE4 [FE (CN) 6] 3 · 
XH2O, SÓ DETERMINADA CERCA DE 270 ANOS DEPOIS
FONTE: Adaptada de Constable (2019)
O azul da Prússia teve impacto social, variando da cor azul, característica 
dos uniformes da infantaria prussiana dos séculos XVIII e XIX, passando pelos 
"projetos" dos engenheiros, ao nome trivial de "ácido prússico" para ácido 
cianídrico, muito usado, como um veneno, por detetives. Uma das primeiras 
descrições ficcionais do uso do cianeto como veneno vem da autora e poetisa 
Letitia Elizabeth Landon, no livro Ethel Churchill. Esse trabalho é digno de nota, 
pois foi ambientado em 1725 d.C. e descreve a preparação fictícia do ácido 
cianídrico 50 anos antes do isolamento, no mundo real, por Scheele (MILLER, 
2019).
Para resumir a história até agora, no início do século XIX, os materiais 
inorgânicos eram, geralmente, identificados por nomes (ou símbolos) com 
origens perdidas na antiguidade. Os compostos de coordenação eram uma raça 
rara e exótica, com termos, frequentemente, associados à origem geográfica 
(CONSTABLE, 2019). 
No decorrer do século XVIII, tornou-se, cada vez mais claro, que o progresso 
científico, na química, estava sendo prejudicado pela falta de um método de 
nomenclatura claro e, universalmente, aceito, para identificar os compostos de 
forma única. Não apenas os compostos tinham nomes irracionais ou históricos, 
mas, frequentemente, as espécies individuais tinham vários nomes. Por exemplo, 
na denominação do tartarato de ferro (II), no estado sólido, era conhecido 
82
 Fundamentos da Química Inorgânica
como extrato de Marte, mas, em solução, como tintura tartarizada de Marte 
(CROSLAND, 1978 apud CONSTABLE, 2019).
Uma das primeiras abordagens mais sistemáticas veio de Louis Bernard 
Guyton de Morveau, que se inspirou na obra de Tobgren Bergman, que começou 
a introduzir nomes mais racionais. Bergman se correspondeu com o grande 
naturalista sueco Carl Linnaeus, que introduziu a conhecida nomenclatura 
hierárquica para organismos vivos, e Morveau teve a visão de aplicar uma 
nomenclatura binomial de Linnaeus aos compostos inorgânicos.
A maioria dos relatos acerca do desenvolvimento da química de 
coordenação, agora, remete, diretamente, ao início do século XIX. No entanto, na 
última metade do século XVIII, houve uma publicação, mostrando como o método 
científico moderno estava se tornando aceito e fornecendo uma das primeiras 
descrições detalhadas do comportamento dos compostos de coordenação em 
solução. William Lewis descreveu, dentre outros estudos, o ouro e a platina. 
Ele relatava a cor amarela do íon [AuCl4] - após a dissolução do ouro em água 
régia e o isolamento de Na [AuCl4] e de H [AuCl4] sólidos. A descrição da química 
da platina é, especialmente, completa e precisa, e inclui a dissolução do metal 
na água régia, o isolamento de espécies sólidas de hexacloridoplatinato (IV) e 
alguns materiais vermelhos ou amarelos da reação com cloreto de amônio, 
provavelmente, isômeros [Pt (NH3)2Cl2] (McCLEVERT; MEYER, 2003).
A química de coordenação entrou em uma fase rica de expansão, na qual um 
grande número de novos compostos foi descoberto. Como métodos e instrumentos 
analíticos foram desenvolvidos, em particular, a introdução da balança analítica, 
a constituição dos materiais foi determinada. No entanto, embora novos modelos 
e uma compreensão da valência estivessem sendo descobertos, especialmente, 
para compostos orgânicos, não ajudaram na compreensão da natureza dos 
compostos de coordenação. Da mesma forma, os conceitos de estrutura 
tridimensional e de isomerização só foram, geralmente, aceitos no final do século 
XIX (WEST, 2014).
No final do século XIX, compostos que desafiavam as regras usuais de 
valência ocuparam os pensamentos de muitos químicos inorgânicos. Em 
1893, Alfred Werner (1866-1919) publicou o famoso artigo Contribuição para 
a Constituição de Compostos Inorgânicos, no qual ele expôs as ideias acerca 
da esfera de coordenação e da geometria molecular aplicada a compostos 
inorgânicos. Ele postulou que os compostos de coordenação consistiam em um 
cátion de metal central em torno do qual estavam dispostos moléculas neutras 
ou ânions, chamados de ligantes, e que cada íon de metal tinha um número 
característico de locais de coordenação, o qual ele chamou de “número de 
coordenação’’. Também, propôs que as ligações aos ligantes fossem fixadas no 
83
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
espaço e poderiam, portanto, ser tratadas pela aplicação de princípios estruturais. 
Embora a teoria de Werner explicasse as estruturas de compostos, como [Co 
(NH3)5 (H2O)]Cl3, não tinha nada a dizer da natureza de ligação dentro da esfera 
de coordenação (ORNA, 2013). Atente-se a alguns complexos de Werner com as 
etiquetas escritas pelo próprio, da coleção da Universidade de Zurique.
FIGURA 4 – COMPLEXOS DE WERNER
FONTE: Adaptada de Orna (2013)
Werner propôs uma interpretação dos compostos de coordenação que 
enfatizava o número e a natureza dos grupos ligados ao íon metálico. A teoria de 
Werner representa um salto quântico na história da química da coordenação, e a 
maior parte das contribuições do século 20 foram desenvolvimentos, extensões 
ou confirmação dessa teoria. Desde a promulgação e a aceitação gerais, ao longo 
das décadas, entre 1890 e 1910, forneceu um tronco central, a partir do qual 
muitos ramos da química de transição cresceram e floresceram. Por exemplo, 
o uso de complexos metálicos em terapia e o diagnóstico por imagem estão 
aumentando. Ao longo da história, antigos e modernos, compostos metálicos têm 
sido usados, na medicina, para tratar de uma variedade de doenças. Um exemplo 
notável é a cisplatina, PtCl2 (NH3)2, introduzida por Rosenberg (CONSTABLE, 
2019).
Essa descoberta levou a uma verdadeira avalanche de pesquisas acerca 
da platina e a uma busca contínua por uma droga para o tratamento do câncer. 
A quelação desempenha um papel definitivo na causa e no tratamento de um 
câncer, um desenvolvimento significativo da década de 1960. Um complexo de 
triplatina mostrou ser citotóxico em níveis nanomolares para várias concentrações 
diferentes, permitindo o potencial de dosagem em níveis muito baixos. Também, 
demonstrou potencial no tratamento de doenças malignas que, de outra forma, 
84
 Fundamentos da Química Inorgânica
eram intratáveis com cisplatina. Esse composto é licenciado para Novus Pharma, 
e está, atualmente, em ensaio clínico, fase II, para o tratamento de vários tipos de 
câncer.
3 introdução aos compostos de 
coordenação
Estudamos, no Capítulo 1, os metais, as propriedades físicas e químicas e 
as principais características. A partir de agora, trataremos dos metais do bloco d.
FIGURA 5 – TABELA PERIÓDICA
FONTE: <https://slideplayer.com.br/slide/12837555/>.Acesso em: 24 abr. 2021.
Muitos dos elementos do bloco d formam soluções com cores características 
em água. Por exemplo, o cloreto de cobre (II) sólido é marrom, e o brometo de 
cobre (II) é preto, mas as soluções em água são azul-claras. A cor azul é devido 
aos íons cobre (II) hidratados, [Cu(OH2)6]2+, formados quando o sólido se dissolve. 
Eles podem ser entendidos como provenientes de uma reação na qual as 
moléculas de água agem como bases de Lewis (doadoras de par de elétrons), e, 
o íon Cu2+ , como ácido de Lewis (receptor de um par de elétrons). Esse tipo de 
reação ácido-base é característico de muitos cátions dos elementos do bloco d 
(ATKIS; JONES, 2012).
85
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
O íon hidratado [Cu(OH2)6]2+ é um exemplo de complexo, isto é, uma espécie 
formada por um átomo ou um íon central de metal ao qual se ligam outros íons ou 
moléculas por ligações coordenadas. Compostos de coordenação, como o termo 
é, geralmente, usado na química inorgânica, incluem compostos formados de um 
átomo ou de um íon de metal e um ou mais ligantes (átomos, íons ou moléculas) 
que, formalmente, doam elétrons para o metal. Essa definição inclui compostos 
com ligações metal-carbono, chamadas de compostos organometálicos. O 
nome composto de coordenação vem da ligação covalente coordenada, que, 
historicamente, foi considerada formada pela doação de um par de elétrons de 
um átomo para o outro. As ligações covalentes coordenadas são idênticas às 
ligações covalentes formadas pela combinação de um elétron de cada átomo, 
apenas a contagem formal de elétrons distingue. Os compostos de coordenação, 
também, são adutos ácido-base, e, frequentemente, chamados de complexos ou, 
se carregados, de íons complexos (MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014).
Há grande interesse, entre os pesquisadores, nas estruturas, nas 
propriedades e nos usos dos complexos formados entre os íons de metais d, 
que agem como ácidos de Lewis, e uma variedade de bases de Lewis, em parte, 
porque participam de muitas reações biológicas. A hemoglobina e a vitamina B12, 
por exemplo, são complexos – o primeiro, de ferro, o segundo, de cobalto. Os 
complexos dos metais d são, muitas vezes, magnéticos e vivamente coloridos, 
usados, na química, para a análise, na dissolução de íons, na eletrodeposição de 
metais e na catálise. São, também, objeto de pesquisas na conversão de energia 
solar, na fixação do nitrogênio atmosférico e em novos fármacos (ATKIS; JONES, 
2012).
3.1 TEORIA DOS COMPOSTOS DE 
COORDENAÇÃO DE WERNER
Alfred Werner (1866-1919), um químico suíço, foi o primeiro a formular 
ideias acerca das estruturas dos compostos de coordenação. Ele preparou e 
caracterizou um grande número de compostos e estudou os comportamentos 
físico e químico, por meio de técnicas experimentais simples. Werner propôs 
conceitos de uma valência primária e de uma valência secundária para um íon 
metálico. Compostos binários, como CrCl3, CoCl2 ou PdCl2, têm valência primária 
de 3, 2 e 2, respectivamente. Em uma série de compostos de cloreto de cobalto 
(III) com amônia, verificou-se que alguns dos íons cloreto podiam ser precipitados 
como AgCl, ao adicionar o excesso de solução de nitrato de prata a frio, mas 
alguns permaneceram na solução (NCERT, 2015):
86
 Fundamentos da Química Inorgânica
1 mol de CoCl3.6NH3 (Amarelo) gerou 3 mol de AgCl
1 mol de CoCl3.5NH3 (roxo) gerou 2 mol de AgCl
1 mol de CoCl3.4NH3 (Verde) gerou 1 mol de AgCl
1 mol de CoCl3.4NH3 (violeta) gerou 1 mol de AgCl
Essas observações, com os resultados das medições de condutividade em 
solução, podem ser explicadas se: (i) seis grupos, ao todo, ou íons de cloreto, 
moléculas de amônia ou ambos permanecerem ligados ao íon de cobalto durante 
a reação; e (ii) os compostos forem formulados, como mostrado a seguir. Os 
átomos, entre colchetes, formarão uma única entidade que não se dissocia sob as 
condições de reação. Werner propôs o termo valência secundária para o número 
de grupos ligados diretamente ao íon metálico. Em cada um desses exemplos, as 
valências secundárias são seis (NCERT, 2015).
QUADRO 1 – FORMULAÇÃO DE COMPLEXOS DE 
CLORETO-AMÔNIA DE COBALTO (III)
FONTE: Adaptada de Ncert (2015)
Observe que os dois últimos compostos têm fórmulas moleculares idênticas, 
[CoCl2(NH3)4]+Cl-, mas propriedades distintas, um de cor verde, chamado, na 
época de complexo praseo, e, o outro, de violeta, devido à cor. Esses compostos 
são designados como isômeros (COELHO, 2015).
Os principais postulados de Werner são:
• Em compostos de coordenação, os metais apresentam dois tipos de 
ligações (valências): primária e secundária.
• As valências primárias são, normalmente, ionizáveis, satisfeitas por íons 
negativos (DALL’OGLIO; HOEHNE, 2013).
• As valências secundárias não são ionizáveis. São satisfeitas por 
moléculas neutras ou íons negativos. A valência secundária é igual 
ao número de coordenação, e é fixada por um metal (DALL’OGLIO; 
HOEHNE, 2013).
• Os íons/grupos ligados pelas ligações secundárias ao metal têm arranjos 
espaciais característicos correspondentes a diferentes números de 
coordenação (NCERT, 2015).
87
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
Werner propôs que a espécie central possuía duas valências: 
Valência primária: o estado de oxidação do metal naquele composto. 
Valência secundária: o número de espécies ligadas, covalentemente, 
à espécie central. De acordo com Coelho (2015), hoje, a valência 
primária continua sendo o estado de oxidação, apenas não usamos 
essa terminologia. Chamamos a valência secundária de número 
de coordenação, mas a definição é, ligeiramente, modificada para 
o número de átomos doadores ligados por covalência à espécie 
central.
UM POUCO DA BIOGRAFIA DE WERNER
Nas formulações modernas, tais arranjos espaciais são chamados de 
poliedros de coordenação. As espécies entre colchetes são entidades de 
coordenação ou complexos, e os íons, fora do colchete, são chamados de 
contraíons.
Postulou, ainda, que octaédrica, tetraédrica e quadrada plana são as 
formas geométricas mais comuns em compostos de coordenação de metais de 
transição. Assim, [Co(NH3)6]3+, [CoCl(NH3)5]2+ e [CoCl2(NH3)4]+ são entidades 
octaédricas, enquanto [Ni (CO)4] e [PtCl4]2– são tetraédricas e quadrado planar, 
respectivamente (NCERT, 2015).
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
88
 Fundamentos da Química Inorgânica
3.2 DEFINIÇÕES DE TERMOS 
USADOS NA QUÍMICA DOS 
COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO
A seguir, serão apresentados alguns termos importantes usados na química 
dos compostos de coordenação.
Átomo Central: O conceito simples, porém, distinto, da ligação coordenada 
(às vezes, também, chamada de ligação dativa), está na base da química da 
coordenação. A estrutura molecular, no sentido mais simples, é interpretada em 
termos de ligações covalentes formadas por pares compartilhados de elétrons. 
A ligação coordenada, no entanto, surge não através do compartilhamento de 
elétrons, um de cada um dos dois átomos parceiros, como ocorre em uma ligação 
covalente padrão, mas da doação de um par de elétrons de um orbital em um 
átomo (um par solitário), para ocupar um orbital vazio, o qual se torna o átomo 
parceiro. O conceito de uma ligação covalente se refere a quando dois átomos 
compartilham um par de elétrons. Esse conceito permanece sendo uma base 
sólida da química, dando-nos uma compreensão básica de ligações simples, 
duplas e triplas, e de um par solitário de elétrons em um átomo. Na formação 
da ligação coordenada, o arranjo de ligação entre o aceitador de par de elétrons 
(designado como A) e o doador (designado como D; o par de pontos representa o 
par de elétrons livres) pode ser representado, simplesmente, como a Equação (1):
A+: D → A:D
 (1)
Na maioria dos compostos de coordenação, é possível identificar um átomocentral ou um íon que está ligado, não simplesmente, a um outro átomo, íon ou 
grupo, por meio de uma ligação coordenada, mas a várias dessas entidades ao 
mesmo tempo. O átomo central é um aceptor, com as espécies circundantes, 
cada uma trazendo (pelo menos) um único par de elétrons para doar a um orbital 
vazio no átomo central, e cada um dos doadores de pares de elétrons é chamado 
de ligante, quando conectado. O átomo central é um metal ou um metaloide, 
e o composto que resulta da formação da ligação é chamado de composto de 
coordenação, complexo de coordenação ou, muitas vezes, simplesmente, 
complexo (LAWRENCE, 2010).
Observe o exemplo a seguir. Apresentaremos uma visão esquemática da 
amônia, agindo como um ligante doador para a prata (íon metálico), para formar 
ligações coordenadas.
89
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
FIGURA 6 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA AMÔNIA 
AGINDO COMO UM LIGANTE DOADOR PARA A PRATA
FONTE: Adaptada de Lawrence (2010)
Ag+ + 2: NH3 → H3N – Ag
+ – NH3
O nitrogênio pertence à família V, ou 15, e possui, na camada de valência, 
cinco elétrons. Quando o nitrogênio se liga ao hidrogênio (o hidrogênio está 
posicionado na família 1 e possui apenas um elétron na camada de valência, por 
isso, necessita de uma ligação para ficar com o mesmo número de elétrons do 
hélio), são estabelecidas três ligações covalentes (uma com cada hidrogênio), e 
resta, para o nitrogênio, um par eletrônico.
FIGURA 7 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA AMÔNIA COM AS 
TRÊS LIGAÇÕES COVALENTES E O PAR ELETRÔNICO DISPONÍVEL 
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Como já dito, os elementos químicos possuem uma capacidade de doar, 
de ganhar ou de compartilhar elétrons. Os metais têm a predisposição de perder 
elétrons (eletropositivos), tendo o nox positivo. A prata desse metal está localizada 
na tabela periódica, no chamado grupo 11 ou família IB, e tem a seguinte 
distribuição eletrônica (FELTRE, 2004):
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s1
O número de oxidação da prata é Ag+. A prata possui dois orbitais vazios, 
portanto, o nitrogênio pode doar os dois elétrons para ela através de uma ligação 
coordenada dativa.
90
 Fundamentos da Química Inorgânica
FIGURA 8 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA AMÔNIA E DA PRATA
FONTE: Adaptada de Lawrence (2010)
Ligantes: A entidade coordenadora, o ligante, pode ser tão pequena quanto 
um íon monoatômico (por exemplo, F−), ou tão grande quanto um polímero – 
a característica-chave é a presença de um ou de mais pares de elétrons livres 
em um átomo doador eletronegativo. Os átomos doadores, frequentemente, 
encontrados são heteroátomos, como N, O, S e P, além de íons haleto. Ainda, 
a grande maioria das moléculas orgânicas existentes podem atuar como 
ligantes, ou, então, podem ser convertidas em moléculas capazes de atuar como 
ligantes. Um ligante clássico e bem-sucedido é a amônia, NH3, que possui um 
par de elétrons livres. O hidrogênio, como o hidreto, H−, tem um par de elétrons, 
e pode atuar como um ligante. Não é o tipo de átomo doador que é a chave, 
mas a capacidade de fornecer um par de elétrons. O aceitador, com o qual uma 
ligação covalente coordenada é formada, é, convencionalmente, um metal, ou um 
metaloide (LAWRENCE, 2010).
Quando um ligante se liga a um íon metálico, por meio de um único átomo 
doador, como acontece com Cl–, H2O ou NH3, é dito ser monodentado. Quando 
pode se ligar através de dois átomos doadores, como em H2NCH2CH2NH2 
(etano-1,2-diamina) ou C2O4-2 (oxalato), é chamado de bidentado, e com vários 
átomos doadores presentes em um único ligante, como em N (CH2CH2NH2)3, é 
polidentado (COELHO, 2015). O íon etilenodiaminotetracetato (EDTA4–) é um 
ligante hexadentado importante. Consegue se ligar por meio de dois átomos de 
nitrogênio e quatro de oxigênio a um íon metálico central. Quando um ligante bi- 
ou polidentado usa os dois ou mais doadores átomos para se ligar a um único íon 
metálico, é intitulado de ligante quelato. O ligante que é capaz de se ligar através 
de dois átomos diferentes é o ambidentado. Exemplos são os íons NO2- e SCN-. O 
íon NO2- pode se coordenar, através do nitrogênio ou do oxigênio, até um átomo/
íon metálico central. Da mesma forma, o íon SCN faz isso por meio do enxofre 
(M-SCN) ou do átomo de nitrogênio (M-NCS) (NCERT,2015).
M ← SCN M ← NCS
Tiocianato isotiocianato
91
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
Para saber quantos elétrons cada átomo possui, consulte a sua 
tabela periódica. Por exemplo: o enxofre pertence ao grupo 16, ou 
família dos calcogênios. Possui seis elétrons na camada de valência. 
O carbono pertence ao grupo 14, ou 4 A, e apresenta quatro elétrons. 
O nitrogênio possui cinco. 
Átomo doador: O átomo pertencente a uma molécula ou a um íon composto 
que doa um par de elétrons. Por exemplo, na amônia NH3, o átomo doador é o 
nitrogênio; na água, o oxigênio; no cianeto, o carbono e o nitrogênio podem ser o 
átomo doador, pois possuem um par de elétrons livres para ser doado ao metal. 
No íon cloreto, é o próprio átomo doador (COELHO, 2015).
Complexo e íon complexo: É o conjunto formado pela espécie central e os 
ligantes, podendo ser uma molécula neutra, um cátion ou um ânion, por exemplo: 
[V(CO)6], [Co(NH3 )6] 3+, [CoF6 ] 3-.
Contraíon: Representa um cátion ou um ânion usado para possibilitar a 
neutralização de um íon complexo, formando um sal, como [Co(NH3 )6 ]Cl3, Na3 
[CoF6 ]. O Cl- e o Na+ são os contraíons (NCERT, 2015).
Carga do íon complexo: O resultado da soma das cargas negativas e positivas 
é oriundo dos ligantes e da espécie central [Co(NH3)6 ] 3+. Nesse complexo, é 3+, 
pois a amônia tem carga neutra e, portanto, a carga do íon complexo fica igual à 
da espécie central Co3+. Para o [CoF6 ] 3-, a carga do íon complexo é -3, com 6 F-, 
logo, os ligantes dão uma contribuição de -6, e, o cobalto, uma carga +3, com a 
soma de (-6) + (+3) = (-3) (COELHO, 2015).
Número de coordenação: O número de coordenação de um íon metálico, em 
um complexo, pode ser definido como o número de átomos doadores de ligante, 
aos quais o metal está diretamente ligado. Por exemplo, nos íons complexos, 
[PtCl6]2– (seis átomos de cloro ligados à platina) e [Ni (NH3)4]2+ (quatro moléculas 
de amônia ligadas ao átomo de níquel), o número de coordenação de Pt e Ni é 6 
e 4, respectivamente. Da mesma forma, nos íons complexos [Fe (C2O4)3] 3– e [Co 
(en)3] 3+, o número de coordenação de ambos, Fe e Co, é 6, porque C2O42– e en 
(etano-1,2-diamina) são ligantes bidentados (NCERT, 2015).
92
 Fundamentos da Química Inorgânica
1 - Em 1913, há mais de 100 anos, Alfred Werner foi honrado com 
o Prêmio Nobel de Química, pelo brilhante trabalho acerca da 
ligação existente em complexos de coordenação. A respeito dos 
postulados de Werner, analise as afirmativas a seguir:
I- Em compostos de coordenação, os metais apresentam dois tipos 
de ligações (valências) - primária e secundária.
II- As valências primárias são, normalmente, não ionizáveis.
III- As valências secundárias são ionizáveis. Estas são satisfeitas 
por moléculas neutras ou íons negativos. A valência secundária é 
igual ao número de coordenação, e é fixada para um metal.
IV- Os íons/grupos ligados pelas ligações secundárias ao metal têm 
arranjos espaciais característicos correspondentes a diferentes 
números de coordenação.
Esfera de coordenação: O átomo/íon central e os ligantes estão incluídos em 
um colchete, que é denominado, coletivamente, de esfera de coordenação. Os 
grupos ionizáveis são escritos fora do colchete e são chamados de contraíons. 
Por exemplo, no complexo K4 [Fe (CN)6], a esfera de coordenação é [Fe (CN) 6] 
4–, e o contraíon é K+ (LAWRENCE, 2010).
Poliedro de coordenação: O arranjo espacial dos átomos ligantes, que são, 
diretamente, ligados ao átomo/íon central, define um poliedro de coordenação 
sobre o átomo central. O maiscomum dos poliedros de coordenação é o 
octaédrico, além do quadrado plano e do tetraédrico. Por exemplo, [Co (NH3) 
6] 3+ é octaédrico, [Ni (CO)4] é tetraédrico e [PtCl4]2– é quadrado planar. Seguem 
exemplos de poliedros de coordenação (NCERT, 2015).
FIGURA 9 – EXEMPLOS DE POLIEDROS DE COORDENAÇÃO
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
93
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
Assinale a alternativa CORRETA:
a) Apenas as afirmativas I e III estão corretas.
b) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
c) Apenas as afirmativas I, II e IV estão corretas.
d) Apenas as afirmativas I e IV estão corretas.
2 - Explique, com dois exemplos, cada um dos seguintes 
termos usados nos compostos de coordenação: entidade de 
coordenação, ligante, número de coordenação e poliedro de 
coordenação.
4 LIGANTES
Um ligante é uma entidade que se liga, fortemente, a uma espécie central. 
Essa ampla definição geral permite a extensão do conceito além da química. 
Você o encontrará na biologia molecular e na bioquímica, por exemplo, onde o 
"complexo" formado por um "ligante", com uma biomolécula, envolve interações 
não covalentes mais fracas, como ligações iônicas e de hidrogênio. Na química de 
coordenação, um ligante é uma molécula ou um íon carregando grupos doadores 
adequados, capazes de se ligar (ou coordenar, covalentemente) a um átomo 
central. Esse átomo central, que é o foco da coordenação do ligante, é, mais 
comumente, um metal, embora um átomo metaloide central possa desempenhar 
a mesma função. O termo ligante apareceu, pela primeira vez, no século XX, e 
alcançou o uso popular em meados do século (LAWRANCE, 2010).
4.1 O QUE FAZ UM LIGANTE?
A gama de moléculas que pode se ligar a íons metálicos, como ligantes, é 
diversa, e inclui átomos inorgânicos, íons e moléculas, além de íons orgânicos. A 
chave para um átomo, ou para uma molécula atuar como um ligante, é a presença 
de, pelo menos, um par de elétrons livre. O átomo que carrega o par de elétrons 
livre é denominado de átomo doador, e é o ligado ao metal. Podemos citar, como 
exemplos, grupos bem conhecidos, como a amina, R – NH2, e o carboxilato, R – 
COO-. Falamos de um grupo doador, mas devemos reconhecer que é, tipicamente, 
um átomo doador particular do grupo que é preso ao metal (LAWRANCE, 2010).
94
 Fundamentos da Química Inorgânica
As bases de Lewis, íons ou moléculas, ligados ao átomo ou ao íon central de 
metal, nos complexos de um metal d, são conhecidos como ligantes. Um exemplo 
de ligante iônico é o íon cianeto. No íon hexacianoferrato(II), [Fe(CN)6]4-, os íons 
CN- fornecem os pares de elétrons que formam ligações com o ácido de Lewis, 
Fe2+. No complexo neutro Ni(CO)4, o átomo de Ni age como ácido de Lewis, e os 
ligantes são moléculas de CO. Cada ligante, em um complexo, tem, pelo menos, 
um par de elétrons livres, com o qual ele se liga ao íon ou ao átomo central por 
covalência coordenada. Dizemos que os ligantes se coordenam, com o metal, ao 
formarem complexos dessa maneira. Como a água é uma base de Lewis, forma 
complexos com a maior parte dos íons do bloco d em solução (ATKIS; JONES, 
2012).
Ligantes (frequentemente, representados pelo símbolo geral L) podem 
apresentar um único átomo doador, com um par solitário, para a ligação a um íon 
metálico e, portanto, ocupar apenas um sítio de coordenação, Mn + ←: L. Nesse 
caso, são chamados de ligantes monodentados. Exemplos clássicos de ligantes 
monodentados incluem amônia (: NH3), água (: OH2) e íon cloreto (: Cl−), embora 
os dois últimos, na verdade, tenham mais de um par de elétrons livre disponível 
no átomo doador. Muitos ligantes oferecem mais de um grupo de doadores, cada 
um com um único par, capaz de se ligar ao mesmo metal - um ligante polidentado. 
Como regra geral, os heteroátomos (particularmente, O, N, S e P), em moléculas 
orgânicas, carregam um ou mais pares de elétrons livres (LAWRANCE, 2010).
A seguir, listaremos ligantes comuns. Aqueles com dois ou mais pontos de 
ligação a átomos de metal são chamados de ligantes quelantes, e os compostos 
são chamados de quelatos. Ligantes, como a amônia, são monodentados, 
com um ponto de fixação (literalmente, “um dente”). Ligantes são descritos 
como bidentados se tiverem dois pontos de fixação, como na etilenodiamina 
(NH2CH2CH2NH2), que pode se ligar aos metais através dos dois átomos de 
nitrogênio. Os prefixos tri-, tetra-, penta- e hexa- são usados para três a seis 
posições de ligação. Os anéis quelatos podem ter qualquer número de átomos; 
os mais comuns contêm cinco ou seis átomos, incluindo o metal. Alguns ligantes 
formam mais de um anel. O etilenodiaminotetracetato (EDTA) é apto a formar 
cinco, através dos grupos carboxilato, e dois átomos de nitrogênio, da amina 
(MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014).
TABELA 1 – LIGANTES MONODENTADOS CLÁSSICOS
Nome comum Nome IUPAC Fórmula 
hidroxi hidroxi OH-
95
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
aqua aqua H2O
carbonil carbonil CO
tiocarboil tiocarbonil CS
nitrosil nitrosil NO+
nitro nitrito -N (N-ligado) NO2-
nitrito nitrito -O(O-ligado) ONO-
Metil isocianeto metilisocianeto CH3NC
fosfina fosfano PR3
piridina piridina (abrev. py) C5H5N
amina amina NH3
metilamina metilamina MeNH2
amido azanido NH2-
imido azanediido NH2-
FONTE: Adaptada de Miessler, Fischer e Tarr (2014)
TABELA 2 – AMINAS QUELANTES
Pontos 
quelantes
Nome comum Nome IUPAC Abrev Fórmula
Bidentado etilenodiamina 1,2-etanodiamina en
Tridentado dietilenotriamina 1,4,7-triazoheptano dien
96
 Fundamentos da Química Inorgânica
1,3,7-triazociclonona-
no
tacn
Tetradentado trietilenotetramina 1,4,7,10-tetraazodeca-
no
trien N H 2 C H 2 C H 2 N -
H C H 2 C H 2 N -
HCH2CH2NH2
triaminotrietila-
mina
tris(2-aminoetil) amina
tetrametilciclano 1,4,8,11-
tetrametil-1,4,8,11-
tetraazaciclotetrade-
cano
TMC
tris (2-piridilmetil)
amina
tris (2-piridilmetil)
amina
TPA
Pentaden-
tado
tetraetilenopen-
tamina
1,4,7,10,13-
pentaazotridecano
N H 2 C H 2 C H 2 N -
HCH2CH2NHCH2CH2N-
HCH2CH2NH2
Hexaden-
tado
etilenodiamino-
tetraacetato
1,2-etanodiil
(dinitrilo) tetraacetato
EDTA
FONTE: Adaptada de Miessler, Fischer e Tarr (2014)
97
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
TABELA 3 – LIGANTES MULTIDENTADOS (QUELANTES)
Nome comum Nome IUPAC Abrev. Estrutura Fórmula
acetilacetonato 2,4-pentanediono acac CH3COCHCOCH3
2, 2’-bipiridil 2, 2’-bipiridil bipy C10H8N2
nacnac N,N’-dife-
nil-2,4-pen-
tanediiminato
nacnac C17H17N2
-
1,10-fenantro-
lina,
o-fenantrolina
1,10-
diaminofenantreno
phen, o 
-phen
C12H8N2
oxalato oxalato ox C2O42-
BINAP 2,2-bis
(difenilfofino)
-1,1 -binaptil
BINAP Ph2P(C10H6)2PPh2
dimetilglioxi-
mato
butanodieno
dioxima
DMG HONCC(CH3)C(CH3)
NO
pirazolilborato
(escorpionato)
hydrotris-
(pirazo-1-il) borato
Tp [HB(C3H3N2)3] -
FONTE: Adaptada de Miessler, Fischer e Tarr (2014)
98
 Fundamentos da Química Inorgânica
Um aduto (do latim adductus, “atraído”) é o produto da adição 
direta de duas ou de mais moléculas diferentes, resultando em 
um único produto de reação, contendo todos os átomos de todos 
os componentes iniciais. Adutos, quase sempre, formam-se entre 
um ácido de Lewis e uma base de Lewis. Uma reação ácido-base de 
Lewis ocorre quando uma base doa um par de elétrons a um ácido.
FONTE: <https://opentextbc.ca/chemistry/chapter/15-2-lewis-acids-
and-bases/>. Acesso em: 4 abr. 2021.
5 NOMENCLATURA DOS 
COMPOSTOS DE COORDENAÇAO 
Acadêmico, a partir de agora, nomearemos os compostos de coordenação. 
O objetivo da nomenclatura é a brevidade, mas sem ambiguidades. Os complexos 
dos metais são identificados pelos nomes e pelos números dos ligantes 
individuais. As regras são ajustadas, periodicamente, para que fiquem mais 
claras e coerentes. As regras utilizadas, aqui, estão de acordo com as últimas 
recomendaçõesda União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) 
(ATKIS; JONES, 2012).
5.1 PROCEDIMENTO
As regras a seguir são suficientes para os complexos mais comuns. Regras 
mais elaboradas são necessárias se o complexo contém mais de um átomo 
de metal. Note que algumas regras se aplicam aos nomes dos complexos 
(formalmente, a “entidade de coordenação), e, outras, às fórmulas químicas 
(ATKIS; JONES, 2012).
• Como escrever a fórmula
Para escrever a fórmula molecular de um complexo, em geral, o símbolo 
químico do átomo central (frequentemente, um metal) é escrito primeiro, precedido 
de um colchete (Ex.: [Co), seguindo-se os símbolos dos ligantes iônicos em ordem 
alfabética [CoBrCl. Depois, são colocadas as moléculas neutras, também, em 
ordem alfabética [CoBrCl(NH3). Quando o ligante é uma molécula composta neutra, 
99
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
como amônia e água, ou iônica, como o íon tiocianato (SCN- ) e o cianeto (CN- ), 
é escrito entre parênteses. Após o símbolo do ligante, devemos incluir um índice 
que indica a quantidade de cada espécie presente no composto, [CoBrCl(NH3 
) 2 (en)]. Finalmente, fechamos a fórmula com um colchete (]), seguido de um 
expoente, que representa a carga do íon complexo quando for iônico. Exemplos: 
[Co(NH3 )6 ]3+, [CoCl2 (NH3)4 ]+, [CoCl3 (NH3)3], [CoBrCl(NH3)2 (en)]+, [Cr(CN)6]3-. 
O íon tiocianato (SCN-) cianeto (CN-) são escritos entre parênteses (COELHO, 
2015).
Quando ligantes diferentes contêm o mesmo elemento, os que são 
representados por uma única letra (por exemplo, O) têm precedência sobre os 
representados por duas ou mais letras (como OH). Se um ponto particular precisa 
ser enfatizado, a ordem pode variar. A água, como ligante, deve ser escrita OH2, 
para deixar claro que o átomo de O se liga ao átomo de metal (ATKIS; JONES).
Após o símbolo do ligante, devemos incluir um índice que indique a 
quantidade, de cada espécie, presente no composto. Finalmente, fecha-se 
a fórmula com um colchete, seguido de um expoente, que representa a carga 
do íon complexo quando é iônico (COELHO, 2015). Exemplos: [FeCl(OH2)5]+, 
[Fe(NH3)5(OH2)]2+.
Para evitar ambiguidades, o átomo que se liga pode ser sublinhado. 
Exemplos: [Fe(NCS) (OH2)5]2+, [Fe(NCS)(OH2)5]2+.
Atente-se a alguns ligantes mais comuns:
TABELA 4 – LIGANTES COMUNS
100
 Fundamentos da Química Inorgânica
*Os átomos que se ligam ao átomo de metal estão sublinhados nos casos ambíguos
FONTE: Adaptada de Atkis e Jones (2012)
Como nomear o complexo
Nomeie, primeiramente, os ligantes, e, depois, o átomo, ou o íon de metal. 
O número de oxidação do íon central de metal é representado por algarismos 
romanos.
Os ligantes neutros, como H2NCH2CH2NH2 (etilenodiamina), guardam o 
nome da molécula, exceto nos casos H2O (aqua), NH3 (amina), CO (carbonil) e 
NO (nitrosil). 
Os ligantes aniônicos terminam em -o. Os ânions terminados em -eto (como 
cloreto) mudam a terminação. Os terminados em ato e em ito conservam as 
terminações: eto → ido ato → ato ito → ito. Exemplos: clorido, sulfato e nitrito.
Usam-se prefixos gregos, para indicar o número de cada tipo de ligante 
existente no íon complexo. Se os ligantes já contêm prefixos gregos (como 
etilenodiamina), ou se são polidentados (capazes de ligar mais de um sítio de 
ligação), então, os seguintes prefixos são usados (ATKIS; JONES, 2012).
101
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
TABELA 5 – PREFIXOS PARA INDICAR O NÚMERO DE LIGANTES
Prefixos Número de ligantes Prefixos Número de ligantes
Mono (opcional) 1 Hepta 7
Di, bis 2 Octa 8
Tri, tris 3 Nona 9
Tetra, tetraquis 4 Deca 10
Penta, pentaquis 5 Undeca 11
Hexa 6 Dodeca 12
FONTE: Adaptada de IFRJ (2009)
Os ligantes recebem nomes em ordem alfabética, ignorando-se os prefixos 
gregos, que indicam o número deles que está presente:
Observe que, em alguns casos, a ordem dos ligantes, no nome, não é a 
mesma da fórmula.
Se existe ambiguidade na posição na qual o átomo está ligado ao metal, 
adiciona-se o símbolo kE ao nome entre parênteses. Representa o átomo de 
ligação (e k é kappa):
102
 Fundamentos da Química Inorgânica
Se o complexo tem carga negativa total (um complexo aniônico), o sufixo 
ATO é adicionado à raiz do nome do metal. Se o símbolo do metal se origina do 
latim, então, a raiz latina é usada. Por exemplo, o símbolo do ferro é Fe, do latim, 
ferrum. Assim, um complexo de ferro aniônico termina com ferrato, seguido pelo 
número de oxidação do metal em algarismos romanos (ATKIS; JONES, 2012):
Observe alguns exemplos de nomes, em latim, dos elementos químicos:
 
TABELA 6 – NOMES, EM LATIM, DE ALGUNS ELEMENTOS QUÍMICOS
Elemento Símbolo Nome em latim
Antimônio Sb Stibium
Cobre Cu Cuprum
Ouro Au Aurum
Ferro Fe Ferrum
Chumbo Pb Plumbum
Mercúrio Hg Hydragyrum
Potássio K Kalium
Prata Ag Argenttum
Estanho Sn Stannum
Sódio Na Natrium
Tungstênio W Wolfram
FONTE: Adaptada de Coelho (2015)
O nome do composto de coordenação (diferentemente dos cátions e 
dos ânions complexos) é construído como os dos compostos comuns, com o 
ânion (possivelmente, complexo) mencionado antes do cátion (possivelmente, 
complexo) (ATKIS; JONES, 2012):
103
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
Acadêmico, para que você possa entender melhor como é a nomenclatura 
dos compostos de coordenação, vamos a alguns exemplos.
Exemplo 1 – (a) Dê o nome ao composto de coordenação 
[Co(NH3)3(OH2)3]2(SO4)3.
Escreva a fórmula do dicloridobis(oxalato)platinato(IV) de sódio.
Identifique o cátion e o ânion:
Para encontrar o número de oxidação do cátion, determine a carga necessária 
para cancelar a carga total dos ânions.
Acadêmico, você pode relembrar os conceitos de número 
de oxidação, acessando os materiais a seguir: http://www.
varginha.cefetmg.br/wp-content/uploads/si tes/11/2016/11/
Apostila-Qu%C3%ADmica.pdf; https://www.youtube.
com/watch?v=d8sznrZfpjU; e https://www.youtube.com/
watch?v=EQGTBJe_A4A.
Para calcular o número de oxidação de um elemento que 
aparece em uma substância, você deve se lembrar de que a soma 
dos números de oxidação de todos os átomos, em uma molécula, é 
zero. 
104
 Fundamentos da Química Inorgânica
De uma maneira prática, para determinarmos a quantidade necessária de 
cada íon na formação da substância, temos:
FIGURA 10 – NÚMERO DE OXIDAÇÃO
FONTE: <http://www.varginha.cefetmg.br/wp-content/uploads/sites/11/2016/11/
Apostila-Qu%C3%ADmica.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Portanto, a carga do ânion 
.
Observando o exposto a seguir (ver tabela de ligantes), que contém os 
ligantes, podemos perceber que todos os ligantes são neutros.
FIGURA 11 – LIGANTES NEUTROS
FONTE: Adaptada de Miessler, Fischer e Tarr (2014)
105
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
O cobalto está na forma de cobalto (III).
 
Na fórmula, existem três moléculas de NH3 (amina) e três moléculas de H2O 
(aqua). Amina precede aqua.
 O nome do cátion é triaminatriaquacobalto(III), e o nome do composto é 
sulfato de triaminatriaquacobalto(III). 
Observação: Ver regra - VIII. O nome do composto de coordenação é 
construído como os dos compostos comuns, com ânion (possivelmente, complexo) 
mencionado antes do cátion (possivelmente, complexo) (ATKIS; JONES, 2012):
Escreva a fórmula do dicloridobis(oxalato)platinato(IV) de sódio.
 
Observe os seguintes ligantes comuns:
Diclorido – dois Cl- 
Bis(oxalato) – dois C2O2-4
Platinato (IV) - Pt4+
Sódio = Na+
O símbolo do oxalato é ox. Cl precede ox. O uso do bis indica a presença de 
dois ligantes oxalato. bis é usado em vez de “di”, porque oxalato é polidentado 
(neste caso, bidentado, com dois pontos de ligação).
Lembre-se das regras da IUPAC:
Para escrever a fórmula molecular de um complexo, em geral, o símbolo 
químico do átomo central (frequentemente, um metal) é escrito primeiro (neste 
caso, a platina Pt),precedido de um colchete (Ex.: [Pt), seguindo-se os símbolos 
dos ligantes iônicos em ordem alfabética [PtCl2 . Quando o ligante é iônico, como 
no caso do oxalato (C2O4-2), é escrito entre parênteses (COELHO, 2015).
O ânion do composto é [PtCl2(ox)2]2-.
A carga total explicitada na fórmula anterior (2-) é obtida da seguinte maneira: 
(Você deve consultar tabelas de cátions e de ânions para saber qual é a carga 
de cada elemento. Atrás da sua tabela periódica, normalmente, existem essas 
tabelas de cátions e de ânions).
106
 Fundamentos da Química Inorgânica
Somando a carga total do complexo:
A fórmula do composto é Na2[PtCl2(ox)2].
Para relembrar o conceito de número de oxidação, acesse 
https://quimicales.files.wordpress.com/2013/09/quimica-feltre-vol-1.
pdf. Você encontrará, também, alguns exemplos resolvidos. 
Exemplo 2: Dê o nome para os seguintes compostos de coordenação:
a) [Cr (NH3)3 (H2O)3]Cl3 é nomeado como: cloreto de triaminatriaquacromo 
(III). Explicação: O íon complexo está dentro do colchete, que é um cátion. Os 
ligantes amina são nomeados antes dos ligantes aqua, de acordo com a ordem 
alfabética. Como há três íons cloreto no composto, a carga, no íon complexo, 
deve ser +3 (já que o composto é, eletricamente, neutro). A partir da carga do 
íon complexo e da carga dos ligantes, podemos calcular o número de oxidação 
do metal. Neste exemplo, todos os ligantes são moléculas neutras. Portanto, 
o número de oxidação do cromo deve ser o mesmo do que o da carga do íon 
complexo, +3.
b) [Co (H2NCH2CH2NH2)3]2 (SO4)3 é nomeado como: sulfato de tris (etano-1,2-
diamina) cobalto (III). Explicação: O sulfato é o contra-ânion nesta molécula. Uma 
vez que são necessários três sulfatos para se ligarem a dois cátions complexos, 
a carga, em cada cátion complexo, deve ser +3. Além disso, etano-1,2-diamina é 
uma molécula neutra, então, o número de oxidação do cobalto, no íon complexo, 
deve ser +3. Lembre-se de que você nunca precisa indicar o número de cátions e 
de ânions no nome de um composto iônico.
107
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
1 - Nomeie os seguintes íons complexos e determine o número de 
oxidação do metal:
2 - Escreva as fórmulas de cada um dos seguintes compostos de 
coordenação:
(a) Hexaciaanetocromato(III) de potássio.
(b) Cloreto de pentaaminassulfatocobalto(III).
(c ) Brometo de tetraaminadiaquacobalto(III).
(d) Bioxalato(diaqua)ferrato(III) de sódio.
3 - A cisplatina é um agente antineoplásico, citotóxico, relacionado 
com os alquilantes e desempenha um papel importante no 
tratamento de diversos tipos de cancro, sendo utilizado na 
maioria dos protocolos de tratamento de diversas neoplasias. É 
um composto inorgânico, de coordenação planar, que contém 
um átomo central de platina rodeado por dois átomos de cloro e 
dois grupos amônia. Atente-se à fórmula estrutural do composto 
químico, conhecido, vulgarmente, por cisplatina:
FONTE: <https://cen.acs.org/articles/89/web/2011/11/Cisplatin-
Hitches-Ride-RNA.html>. Acesso em: 24 abr. 2021.
108
 Fundamentos da Química Inorgânica
 É CORRETO afirmar que a fórmula molecular e a nomenclatura 
do referido composto químico são, respectivamente:
 
a) [PtCl2(N2H5] e cis-amindicloroplatina. 
b) [PtCl2(NH3)2] e cis-diamindicloroplatina 
c) [PtCl2NH3] e cis-diamindicloroplatina 
d) [PtCl2(NH3)2] e cis-dicloroaminplatina.
4 - A nomenclatura é importante, na Química de Coordenação, 
por causa da necessidade de se ter um método inequívoco 
de descrever fórmulas e escrever nomes sistemáticos, 
particularmente, ao lidar com isômeros. As fórmulas e as 
denominações adotadas para as entidades de coordenação se 
baseiam nas recomendações da IUPAC. Na nomenclatura dos 
compostos de coordenação, o cátion e o ânion de um complexo 
são nomeados, de acordo com um conjunto de regras: os cátions 
são nomeados por último e os ligantes são nomeados em 
ordem alfabética. De acordo com as regras, as nomenclaturas 
dos cátions complexos [Co(NH3)6]Cl3; [CoCl(NH3)5]Cl2 e 
[Co(NO2)3(NH3)3] são, respectivamente:
a) Cloreto de amina, íon pentaminclorocobalto(II) e Cloreto de 
hexamincobalto(III). 
b) Cloreto de hexaamincobalto(III), cloreto de 
pentaminclorocobalto(III) e Triamintrinitrocobalto(III). 
c) Tricloroamida de cobalto, Pentaminclorocobalto e 
Triaminitrocobalto. 
d) Cloreto de hexaamincobalto(III), Cloreto de 
pentaminclorocobalto(II) e Triamintrinitrocobalto(III).
6 ISOMERIA EM COMPOSTOS DE 
COORDENAÇÃO
Muitos complexos e compostos de coordenação existem como isômeros, isto 
é, são dois ou mais compostos que contêm o mesmo número de átomos, mas 
em arranjos diferentes (ATKIS; JONES, 2021). Abreviadamente, a isomeria é o 
fenômeno pelo qual duas substâncias compartilham a mesma fórmula molecular, 
mas apresentam estruturas diferentes, ou seja, a forma através da qual os 
mesmos átomos se arranjam no espaço tridimensional é diferente em cada caso 
109
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
(COELHO, 2015). Devido ao arranjo diferente dos átomos, eles diferem em uma 
ou em mais propriedades físicas ou químicas (NCERT, 2015). A isomeria não tem 
só interesse acadêmico. Por exemplo, só um dos isômeros de algumas drogas 
anticâncer, baseadas em complexos de platina, é ativo. O complexo tem que ter a 
forma adequada para interagir com as moléculas de DNA (ATKIS; JONES, 2012).
Cisplatina foi o primeiro composto preparado com atividade 
antitumoral. É capaz de intercalar na estrutura do DNA, levando 
à chamada morte programada da célula, ou apoptose. A fórmula 
molecular e a nomenclatura desse composto são [PtCl2(NH3)2] cis-
diaminodicloroplatina (II), respectivamente.
FIGURA 12 – LIGAÇÕES DA CISPLATINA COM BASES DO DNA 
FONTE: <https://studylibpt.com/doc/1258828/aula-10-%E2%80%93-
compostos-de-coordena%C3%A7%C3%A3o-liga%C3%A7%C3%A3o-
metal---iq-usp>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Dois tipos principais de isomeria são conhecidos entre os compostos de 
coordenação. Cada um deles pode ser subdividido:
• Estereoisomerismo: Isomeria geométrica e Isomeria óptica.
• Isomeria estrutural: Isomeria de ligação, Isomeria de coordenação, 
Isomeria de ionização, Isomeria de solvatação. 
110
 Fundamentos da Química Inorgânica
Os estereoisômeros têm a mesma fórmula química e ligações químicas, mas 
apresentam diferentes arranjos espaciais. Os isômeros estruturais têm ligações 
diferentes, ou seja, os átomos estão ligados a vizinhos diferentes (NCERT, 2015). 
Segue um resumo dos tipos de isomeria.
FIGURA 13 – VÁRIOS TIPOS DE ISOMERIA EM COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO
FONTE: Adaptada de Miessler, Fischer e Tarr (2014)
6.1 ISOMERISMO GEOMÉTRICO
Este tipo de isomeria surge em complexos heterolépticos, devido a diferentes 
arranjos geométricos possíveis dos ligantes. Exemplos importantes desse 
comportamento são encontrados com números de coordenação 4 e 6. O composto 
do tipo [MA4B2] pode apresentar dois tipos de isômeros. Quando os ligantes B 
estão em posição oposta, um em relação ao outro, chamamos esse isômero de 
trans; quando os ligantes se encontram vizinhos um do outro, o isômero recebe a 
denominação de cis (COELHO, 2015).
111
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
FIGURA 14 – ISÔMEROS GEOMÉTRICOS TRANS E CIS
FONTE: Adaptada de Coelho (2015) 
O isômero cis é bem mais ativo como droga antitumoral, 
ligando-se às fitas do DNA. Para saber mais acerca dos compostos 
de platina na quimioterapia do câncer, acesse https://www.scielo.br/
pdf/qn/v20n4/4965.pdf.
Outro complexo quadrado plano, do tipo MABXL (A, B, X, L são ligantes 
monodentados), mostra três isômeros, dois cis e um trans. Tal isomeria não é 
possível para uma geometria tetraédrica, mas um comportamento semelhante é 
apto em complexos octaédricos de fórmula [MX2L4]: os dois ligantes X podem ser 
orientados cis ou trans um para o outro.
FIGURA 15 – ISÔMEROS GEOMÉTRICOS (CIS E TRANS) DE [CO(NH3)4CL2]
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
112
 Fundamentos da Química Inorgânica
Esse tipo de isomeria, também, surge quando ligantes bidentados L –L (por 
exemplo, NH2CH2CH2NH2 (en)) estão presentes em complexos de fórmula [MX2 
(L– L)2]. 
FIGURA 16 – ISÔMEROS GEOMÉTRICOS (CIS E TRANS) DE [COCL2 (EN)2]
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Outro tipo de isomerismo geométrico ocorre em entidades de coordenação 
octaédrica do tipo [Ma3b3], como [Co (NH3)3(NO2)3]. Se três átomos doadores, 
dos mesmos ligantes, ocupam posições adjacentes nos cantos de uma face 
octaédrica, há o isômero facial (fac). Quando as posições estão em torno do 
meridiano do octaedro, obtemos o isômero meridional (mer).
FIGURA 17 – OS ISÔMEROS FACIAL (FAC) E MERIDIONAL (MER) DE [CO(NH3)3 (NO2)3] 
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Exemplo 1: Por que o isomerismo geométrico não é possível em complexos 
tetraédricos com dois tipos diferentes de ligantes monodentados com o íon de 
metal central? Complexos tetraédricos não mostram isomerismo geométrico 
porque as posições relativas dos ligantes monodentados, ligados ao átomo de 
metal central, são as mesmas em relação uns aos outros.
Exemplo 2: Desenhe as estruturas dos isômeros geométricos do 
[Fe(NH3)2(CN)4]–.
113
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
1° Passo: Colocar o metal no centro da estrutura. 
2° Passo: É uma estrutura do tipo [MX2L4], na qual os dois ligantes X 
podem ser orientados cis ou trans um para o outro. 
3° Passo: Identificar os ligantes M = Fe;X = NH3 e L = CN ou NC.
4° Passo: Montar a fórmula estrutural.
 
FIGURA 18 – ESTRUTURAS
FONTE: O autor
6.2 ISOMERIA ÓPTICA
Os isômeros ópticos são imagens espelhadas que não podem ser 
sobrepostas umas às outras. São chamados de enantiômeros. As moléculas, 
ou os íons, que não podem ser sobrepostos, são chamados de quirais. As duas 
formas são chamadas de dextro (d) e de laevo (l), dependendo da direção para a 
qual gira o plano de luz polarizado em um polarímetro (d gira para a direita, l para 
a esquerda). Isomeria óptica é comum em complexos octaédricos, envolvendo 
ligantes bidentados (NCERT, 2015).
FIGURA 19 – ISÔMEROS ÓPTICOS (D E L) DE [CO (EN)3]3+
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
114
 Fundamentos da Química Inorgânica
Se o desvio é feito para a direita, é dextrorotatória (do latim, 
dextro, direita), adotando o sinal (+), ou d; se é para a esquerda, 
levorotatória (do latim, laevus, esquerda), com a adoção do sinal (-), 
ou l. Acesse https://www.scielo.br/pdf/qn/v20n6/v20n6a15.pdf.
Em uma entidade de coordenação do tipo [PtCl2 (en)2]2+, apenas o isômero 
cis mostra atividade.
FIGURA 20 – ISÔMEROS ÓPTICOS (D E L) DE CIS- [PTCL2 (EN) 2] 2+
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/lech109.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Os casos importantes de complexos que podem apresentar isomeria ótica 
ocorrem para os tris(quelato)complexos, como o [Cr(acac)3] e o [Co(en)3]3+. Para 
que complexos como esses apresentem isomeria ótica, precisam conter dois 
isômeros equivalentes à imagem especular um do outro, e a disposição desses 
isômeros é tal que, se tentássemos sobrepô-los, isso não ocorreria de forma 
idêntica. Atenção a uma ilustração desse fato.
115
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
FIGURA 21 – EXEMPLO DE ISOMERIA ÓPTICA DO COMPOSTO [CO(EN)3]3+
FONTE: <https://files.ufgd.edu.br/arquivos/arquivos/78/MESTRADO-QUIMICA/
Disserta%C3%A7%C3%A3o%20Keila%20Batista%20Dias.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Acadêmico, façamos um exercício mental. Tente deslocar uma imagem em 
relação a uma outra, de forma a tentar sobrepô-las. Você verá que a sobreposição 
não gerará disposição idêntica à dos átomos dos dois complexos. Como vimos, as 
moléculas, ou os íons que não podem ser sobrepostos, são chamados de quirais, 
ou seja, uma molécula é quiral se não é possível a sobreposição com o isômero 
equivalente à reflexão especular. A maneira de distinguir dois isômeros é pelo 
desvio da luz polarizada, utilizando um equipamento, chamado de polarímetro.
116
 Fundamentos da Química Inorgânica
Como podemos saber... que um complexo é, opticamente, ativo
O campo elétrico da luz ordinária oscila em todas as direções perpendiculares à 
direção de propagação. Na luz plano-polarizada, o campo elétrico da radiação 
eletromagnética oscila em um único plano. Podemos obter a luz plano-polariza-
da, fazendo passar a luz comum, não polarizada, através de um polarizador, feito 
com um material que só permite a passagem da luz se o campo elétrico está 
alinhado em uma determinada direção.
Uma substância, opticamente, ativa, como os compostos quirais, gira o plano de 
polarização de um feixe de luz por um ângulo que depende da substância, da 
concentração e do comprimento da célula da amostra. A luz polarizada passa 
através de uma célula de amostra com cerca de 10 cm de passo óptico. Para de-
tectar a quiralidade, uma solução do complexo quiral de concentração conhecida 
é colocada na célula. Quando a luz emerge no outro lado da célula, o ângulo do 
plano de polarização gira em relação ao ângulo original. Para determinar o ân-
gulo, faz-se passar a luz através de um analisador, que contém outro filho polar-
izador. O filtro é girado até que a intensidade da luz que passa pelo polarizador, 
pela amostra, e pelo analisador atinja a intensidade máxima. O ângulo do plano 
de polarização corresponde à posição de máximo. Se a amostra não é, optica-
mente, ativa, o analisador dá a intensidade máxima no ângulo 0°. A amostra é, 
opticamente, ativa se o ângulo de rotação é diferente de 0°. O valor real depende 
da identidade do complexo, da concentração, do comprimento de onda da luz e 
do passo óptico da célula de amostra.
A determinação do ângulo de rotação é chamada de polarimetria. Em alguns 
casos, pode ajudar o químico a seguir uma reação. Por exemplo, se uma reação 
destrói a quiralidade de um complexo, então, o ângulo de rotação óptica diminui 
com o tempo, enquanto a concentração do complexo cai (ATKIS; JONES, 2012).
FONTE: <https://descomplica.com.br/d/vs/aula/isomeria-espacial-isomeria-optica/>. 
Acesso em: 24 abr. 2021.
QUADRO 2 – COMO PODEMOS SABER... QUE UM 
COMPLEXO É, OPTICAMENTE, ATIVO
Um polarímetro determina 
a atividade óptica de uma 
substância ao medir o ângu-
lo de rotação do plano de luz 
plano-polarizada provocado 
pela amostra. 
FONTE: O autor
117
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
6.3 ISÔMETROS ESTRUTURAIS
 
Os isômeros estruturais são caracterizados por espécies da mesma fórmula 
empírica, mas com propriedades físicas, claramente, diferentes, associadas 
à ligação de átomos distintos. Os isômeros constitucionais dos compostos de 
coordenação podem ser subdivididos em isômeros de ionização, de hidratação, 
de coordenação e de ligação (LAWRENCE, 2010). Veremos, a seguir, cada uma 
dessas subdivisões dos isômeros estruturais.
6.3.1 Isomeria de ligação
Os isômeros de ligação diferem na identidade do átomo usado por um dado 
ligante para se ligar ao íon do metal. Os ligantes comuns que apresentam isomeria 
de ligação são SCN- versus NCS-, NO2- versus ONO- e CN- versus NC- . O átomo 
que faz a coordenação é escrito, em primeiro lugar, em cada par. Por exemplo, 
NO2
- pode formar [C0Cl(NH3)4(NO2)]+ e [COCl(NH3)4(ONO)]+. No novo sistema de 
nomenclatura, o átomo com o qual o ligante se coordena é sublinhado, e esses 
complexos seriam representados como [COCl(NH3)4(NO2)]+ e [COCl(NH3)4(NO2)]+ 
, respectivamente. O nome usado para especificar o ligante é diferente em cada 
caso. Por exemplo, nitro (nome moderno: nitrito-(KN) significa que a ligação é 
feita pelo átomo de N; e nitrito (nome moderno: nitrito- (KO), que a ligação é feita 
pelo átomo deO (ATKIS; JONES, 2012).
Nesse tipo de isomeria, há o intercâmbio entre um dos ligantes da esfera 
interna com o contraíon da esfera externa.
118
 Fundamentos da Química Inorgânica
FIGURA 22 – ROTA DE PREPARAÇÃO DE DOIS ISÔMEROS 
DE IONIZAÇÃO DE COMPLEXOS DE COBALTO
FONTE: <https://aedmoodle.ufpa.br/pluginfile.php/317094/mod_resource/content/1/
Livro%20de%20Q.I.Te%C3%B3rica%20corrigido%20sum%C3%A1rio%20e%20
pagina%C3%A7%C3%A3o%20definitivo.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Os dois isômeros, [CoBr(NH3)5]SO4 e [Co(SO4)(NH3)5]Br, podem ser 
distinguidos pelas cores: o primeiro é violeta e, o segundo, vermelho.
6.3.2 Isomeria de hidratação 
Isomeria de hidratação (às vezes, chamada de isomeria de solvatação) 
foi nomeada para identificar uma observação, inicialmente, intrigante: alguns 
compostos hidratados com a mesma fórmula empírica eram diferentes em 
cor, carga e número de íons. A seguir, demonstraremos um exemplo clássico 
desse tipo de isomeria. Quando o óxido de cromo (VI) é aquecido em solução 
aquosa de HCl concentrado, formam-se cristais verdes de [CrCl2(OH2)4]Cl.2H2O. 
Dissolvendo-se esse complexo em água, os íons cloretos são, lentamente, 
substituídos por moléculas de água, e se pode isolar o complexo [CrCl(H2O)5]Cl2.
H2O, de cor azul esverdeada. Após mais tempo em solução, há uma substituição 
completa dos íons cloretos, e se consegue obter um complexo violeta de fórmula 
[Cr(H2O)6]Cl3 (apenas água como ligante) (LAWRANCE, 2010).
119
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
FIGURA 23 – ISÔMEROS DE HIDRATAÇÃO DE UM COMPLEXO DE CR
FONTE: <https://aedmoodle.ufpa.br/pluginfile.php/317094/mod_resource/content/1/
Livro%20de%20Q.I.Te%C3%B3rica%20corrigido%20sum%C3%A1rio%20e%20
pagina%C3%A7%C3%A3o%20definitivo.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
6.3.3 Isomeria de coordenação
Este tipo de isomeria surge do intercâmbio de ligantes entre entidades 
catiônicas e aniônicas de diferentes íons metálicos presentes em um complexo. 
Um exemplo é dado pelo [Co(NH3) 6] [Cr (CN) 6]. Os ligantes NH3 estão ligados 
a Co3+, e os CN– a Cr3+. No isômero de coordenação [Cr (NH3)6] [Co (CN)6], os 
ligantes NH3 estão ligados a Cr3+, e, CN–, a Co3+ (NCERT, 2015).
6.3.4 Isomeria de ionização
Os isômeros de ionização diferem pela troca de um ligante por um ânion ou 
uma molécula neutra fora da esfera de coordenação. Por exemplo, [CoBr(NH3)5] 
SO4 e [Co(NH3)5 SO4]Br são isômeros de ionização, porque o íon Br – é um 
ligante do cobalto no primeiro, porém, é um ânion acompanhante no último. Os 
dois compostos podem ser distinguidos pelas propriedades químicas diferentes, 
porque o íon ligado não está disponível para reações. Assim, a adição de um sal 
de bário leva à precipitação do sulfato de bário de uma solução de [CoBr(NH3)5]
SO4, mas não de uma solução de [Co(NH3)5SO4]Br (ATKIS; JONES, 2012).
Exemplo: Com relação à isomeria, deve ser percebido que um mesmo 
complexo pode apresentar vários dos tipos de isomeria descritos, possibilitando, 
em alguns casos, a existência de muitos isômeros. Analisemos o complexo 
120
 Fundamentos da Química Inorgânica
1 - Muitos compostos de coordenação existem como isômeros, 
isto é, contêm o mesmo número dos mesmos átomos, mas 
em arranjos diferentes. As duas maiores classes de isômeros 
são os estereoisômeros, nas quais os átomos estão ligados 
aos mesmos vizinhos, porém, em arranjos espaciais. Já com 
relação aos isômeros estruturais, os átomos estão ligados a 
vizinhos diferentes. Uma fórmula molecular, frequentemente, 
não fornece informação suficiente para identificar um composto 
sem ambiguidade, pois pode haver isomeria de coordenação, 
de ligação, de hidratação, de ionização. Com base no exposto, 
assinale a alternativa CORRETA:
a) A isomeria de ligação ocorre quando o mesmo ligante só pode se 
ligar através de átomos iguais. 
[Co(NO2)2(NH3)4]Cl. Ele é um complexo de esfera externa, de fórmula [MA2B4], 
com um ligante ambidentado. A partir disso, são possíveis os seguintes tipos de 
isomeria:
 
• Isomeria de ionização, devido à possibilidade de troca entre o ligante 
(NO2)- e o íon Cl- .
• Isomeria de ligação, devido à possibilidade de (NO2)- estar coordenado 
pelo N ou pelo O. 
• Isomeria geométrica do tipo cis – trans, devido às duas disposições 
relativas dos ligantes (NO2)-. 
Assim, é possível a existência de vários isômeros. Vejamos:
 
• cis-[Co(NO2)2(NH3)4]Cl; trans-[Co(NO2)2(NH3)4]Cl (ligados pelo O).
• cis-[Co(ONO)2(NH3)4]Cl; trans-[Co(ONO)2(NH3)4]Cl (ligados pelo N). 
• cis-[CoCl(NO2)(NH3)4]NO2; trans-[CoCl(NO2)(NH3)4]NO2. 
• cis-[CoCl(ONO)(NH3)4]NO2; trans-[CoCl(ONO)(NH3)4]NO2.
Com isso, encerramos este debate. Pelo que já foi exposto anteriormente, 
fica claro que os compostos de coordenação podem apresentar uma diversidade 
estrutural e de composição muito grande, pois, se conseguem formar complexos 
com, praticamente, todos os metais do bloco d, utilizando vários ligantes, esses 
complexos conseguem assumir geometrias distintas em vários números de 
coordenação diferentes, além da possibilidade de isômeros.
121
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
b) A isomeria de hidratação se origina quando um dos ligantes é o 
K+ . 
c) A isomeria de coordenação se origina da existência de íons 
complexos diferentes que podem se formar a partir de diferente 
fórmula molecular. 
d) A isomeria de ionização ocorre quando um ligante e um contraíon 
trocam de posição em um composto.
2 - A isomeria ótica pode ser observada em compostos de 
coordenação e, para que isso ocorra, alguns pré-requisitos são 
necessários. A seguir, serão apresentadas algumas asserções 
acerca desse assunto:
( ) Os isômeros ópticos são imagens espelhadas que podem ser 
sobrepostas umas às outras. 
( ) Os isômeros ópticos são chamados de enantiômeros. 
( ) As moléculas, ou os íons, que não podem ser sobrepostos, são 
chamados de quirais. 
( ) A isomeria óptica é comum em complexos octaédricos, envolvendo 
ligantes bidentados.
De acordo com as afirmações, a sequência CORRETA é:
a) (V), (F), (V), (V). 
b) (V), (V), (V), (F). 
c) (V), (F), (V), (F). 
d) (V), (V), (F), (F). 
e) (F), (V), (V), (V).
3 - Os isômeros ópticos são imagens espelhadas que não podem ser 
sobrepostas umas às outras. São chamados de enantiômeros. 
Atualmente, é possível se sintetizarem, em laboratórios 
,compostos enantioméricos que atuam como fármacos, como a 
Dopamina. O isômero D não possui atividade biológica, enquanto 
o L apresenta atividade contra o parkinsonismo. Assim, a 
alternativa, a seguir, que ilustra o enantiômero CORRETO para 
a D-dopamina é:
122
 Fundamentos da Química Inorgânica
FONTE: <https://www.aprovaconcursos.com.br/questoes-de-concurso/prova/
idecan-2019-if-pb-professor-ebtt-quimica>. Acesso em: 24 abr. 2021.
123
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
4 - A evolução da teoria de coordenação, no século XIX, foi 
alcançada muito antes do desenvolvimento de técnicas 
avançadas de caracterização, por meio do uso de abordagens 
simples de laboratório. A respeito da teoria de coordenação e 
do desenvolvimento dela, das ligações químicas e da natureza 
dos ligantes na química de coordenação, analise as afirmativas a 
seguir:
I- A isomeria de ligação, observada em compostos de coordenação, 
ocorre quando um ligante tem mais de um átomo em condições 
de doar um par de elétrons. 
II- Em compostos de coordenação, o íon tiocianato pode se ligar ao 
átomo central do complexo pelo átomo de enxofre e pelo átomo 
de nitrogênio. 
III- A etilenodiamina, por ser capaz de formar duas ligações 
coordenadas com metais de transição, é considerada um ligante 
quelato.
IV- Os estados de oxidação dos metais nos complexos
 [VOCl4]2-, [Pt(C2O4)(NH3)2] e [Ni(CO4)] são +4, +1 e +1, 
respectivamente.
Assinale a alternativa CORRETA: 
a) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas.
b) Apenas as afirmativas II e IIIestão corretas.
c) Apenas as afirmativas I e IV estão corretas.
d) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas.
7 IMPORTÂNCIA DOS COMPOSTOS 
DE COORDENAÇÃO
Os compostos de coordenação são essenciais. Estão, amplamente, presentes 
nos mundos mineral, vegetal e animal, e são conhecidos por desempenhar 
muitas funções importantes nas áreas de química analítica, metalurgia, sistemas 
biológicos, indústria e medicina. Atente-se!
Os compostos de coordenação encontram uso em muitos aspectos 
qualitativos e na análise química quantitativa. As reações de cores familiares, 
dadas por íons metálicos, com uma série de ligantes (especialmente, ligantes 
quelantes), como resultado da formação de entidades de coordenação, formam 
124
 Fundamentos da Química Inorgânica
a base para a detecção e a estimativa por métodos clássicos e instrumentais de 
análise. Exemplos de tais reagentes incluem EDTA, DMG (dimetilglioxima), α – 
nitroso – β – naftol, cupron etc. (NCERT, 2015).
A dureza da água é estimada por titulação simples, com Na2EDTA.
Alguns processos importantes de extração de metais, como os de prata 
e de ouro, utilizam a formação de complexos. O ouro, por exemplo, combina-
se com o cianeto na presença de oxigênio e de água para formar a entidade 
de coordenação [Au(CN)2]- em solução aquosa. Pode ser separado, na forma 
metálica dessa solução, pela adição de zinco.
A purificação de metais pode ser alcançada por meio da formação e da 
subsequente decomposição dos compostos de coordenação.
Os compostos de coordenação são fundamentais na área de sistemas 
biológicos. O pigmento responsável pela fotossíntese, a clorofila, é um composto 
de coordenação de magnésio. A hemoglobina, o pigmento vermelho do sangue 
que atua como transportador de oxigênio, é um composto de coordenação 
de ferro. Vitamina B12, cianocobalamina, antifator de anemia perniciosa, são 
compostos de coordenação de cobalto (LAWRENCE, 2010).
Dentre os outros compostos de importância biológica, como os íons metálicos 
coordenados, são as enzimas, como carboxipeptidase A e anidrase carbônica 
(catalisadores de sistemas biológicos).
Os compostos de coordenação são usados como catalisadores para muitas 
indústrias de processos. Os exemplos incluem complexo de ródio, [(Ph3P)3RhCl], 
um catalisador Wilkinson, que é usado para a hidrogenação de alcenos.
Há um interesse crescente no uso de quelato em medicamentos. Um 
exemplo é o tratamento de problemas causados pela presença de metais em 
proporções tóxicas nos sistemas planta/animal. Assim, o excesso de cobre e de 
ferro é removido pelos ligantes quelantes D-penicilamina e desferrioxima B, por 
meio da formação de compostos de coordenação. EDTA é usado no tratamento 
de envenenamento por chumbo. Alguns compostos de coordenação de platina 
inibem, efetivamente, o crescimento de tumores. Os exemplos são cis-platina e 
compostos relacionados (NCERT, 2015).
125
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
7.1 CORES NOS COMPLEXOS
No capítulo anterior, nós aprendemos a respeito dos metais, que uma das 
propriedades dos complexos de metais de transição é a ampla variedade de 
cores. A luz branca é uma mistura de todos os comprimentos de onda da radiação 
eletromagnética, entre cerca de 400 nm (violeta) e de 800 nm (vermelho). Quando 
alguns desses comprimentos de onda são removidos do feixe de luz branca, pela 
passagem da luz através de uma amostra, a luz que passa não é mais branca a 
olho nu. Por exemplo, se a vermelha é retirada da branca por absorção, a que 
resta é a de cor verde. Se a verde é removida, a que aparece é a vermelha. 
Dizemos que as luzes vermelha e verde são cores complementares – a cor que 
permanece depois que a outra é removida (ATKIS; JONES, 2012). Segue a 
relação dos diferentes comprimentos de onda absorvidos e a cor observada.
QUADRO 3 – RELAÇÃO DOS DIFERENTES COMPRIMENTOS 
DE ONDA ABSORVIDOS E COR OBSERVADA
FONTE: Adaptada de Ncert (2015)
Como os ligantes de campo fraco levam a pequenos desdobramentos, 
os complexos que eles formam absorvem radiação de baixa energia e alto 
comprimento de onda. As radiações de alto comprimento de onda correspondem 
à luz vermelha e, por isso, os complexos têm cores próximas do verde. Já os 
ligantes de campo forte geram grandes mudanças. Os complexos formados 
por eles absorvem radiação de alta energia e baixo comprimento de onda, o 
que corresponde ao violeta, no fim do espectro visível. Espera-se que esses 
complexos tenham cores próximas do laranja e do amarelo (ATKIS; JONES).
126
 Fundamentos da Química Inorgânica
7.2 PROPRIEDADES MAGNÉTICAS 
DOS COMPLEXOS
Alguns complexos de metal de transição são diamagnéticos, o que indica 
que não há elétrons desemparelhados. Muitos outros são paramagnéticos e têm 
um ou mais elétrons desemparelhados. Por exemplo, Co(NH3)6 3+ é diamagnético, 
enquanto CoF6-3 é paramagnético e tem quatro elétrons desemparelhados por 
íon. A carga iônica não é o fator governante, pois o Fe(H2O)62+ , que tem quatro 
elétrons desemparelhados, é paramagnético, mas o Fe(CN)64- é diamagnético. 
As propriedades magnéticas de vários outros componentes octaédricos serão 
ilustradas a seguir.
FIGURA 24 – ALGUNS COMPLEXOS OCTAÉDRICOS, COM NOMES 
SISTEMÁTICOS, COR E PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
FONTE: Adaptada de McCleverty e Meyer (2003)
127
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
Por que precisamos ingerir metais d
Algumas das enzimas críticas das nossas células são 
metaloproteínas, isto é, grandes moléculas orgânicas formadas por 
cadeias enoveladas de poli (aminoácidos), que incluem, pelo menos, 
um átomo de metal. Essas metaloproteínas têm sido, intensamente, 
estudadas pelos bioquímicos, porque elas controlam a vida e 
nos protegem das doenças. São, também, utilizadas para traçar 
o caminho das etapas da evolução. Os metais do bloco d formam 
componentes das membranas, músculos, pele e ossos, catalisam 
as reações ácido-base e redox, controlam o fluxo de energia e do 
oxigênio, e executam a fixação do nitrogênio.
A hemoglobina, na qual um átomo de ferro, na forma de um 
íon Fe (II), está no centro do grupo heme, é a mais familiar das 
metaloproteínas. Quatro átomos de nitrogênio dos grupos amina 
da heme servem de ligantes em um arranjo quadrado-planar. Uma 
molécula de oxigênio atua como o quinto ligante, diretamente, no 
Os complexos d’’, de spin alto, têm mais elétrons desemparelhados do que os 
complexos d’’, de spin baixo. O complexo de spin alto é, portanto, mais fortemente, 
paramagnético, e é atraído, com mais intensidade, pelo campo magnético. Para 
ser de spin alto ou baixo , um complexo depende dos ligantes presentes. Os 
ligantes de campo forte criam uma grande diferença de energia entre os orbitais 
t2g e eg de um complexo octaédrico. Os complexos de d4 a d7, consequentemente, 
tendem a ser de spin baixo e diamagnéticos, ou só, fracamente, paramagnéticos. 
Os ligantes de campo fraco criam uma pequena diferença de energia e, assim, os 
elétrons preenchem os orbitais de energia mais alta antes de se emparelharem 
nos orbitais de mais baixa energia. Os complexos de d4 e d7, consequentemente, 
tendem a ser de spin alto e, fortemente, paramagnéticos (ATKIS; JONES, 2012).
Acadêmico, chegamos ao fim do nosso capítulo. Vimos um breve histórico 
da origem da teoria dos compostos de coordenação, destacando o trabalho de 
Albert Werner. Também, apresentamos uma relação de termos, comumente, 
encontrados na química dos compostos de coordenação, e classificamos os 
ligantes quanto à quantidade de átomos doadores, sendo, então, definido o 
efeito quelato. Discutimos as geometrias moleculares possíveis dos mais comuns 
números de coordenação encontrados. Por fim, os tipos de isômeros encontrados 
nos complexos e a nomenclatura dos compostos de coordenação.
128
 Fundamentos da Química Inorgânica
átomo de ferro, e produz uma pirâmide de base quadrada distorcida 
em tornodesse átomo. O monóxido de carbono forma uma ligação 
muito mais forte com o átomo de ferro do que o oxigênio, daí, a alta 
toxidade: o ligante CO impede que as moléculas de O2 se liguem ao 
ferro, e a vítima sufoca.
O cobalto é um metal d necessário ao organismo para evitar 
a anemia perniciosa e alguns tipos de doenças mentais. Ele é 
parte essencial de uma coenzima necessária para a atividade da 
vitamina B12 (também chamada de cobalamina), e dá cor vermelha 
a essa vitamina. O átomo do cobalto se encontra em um complexo 
octaédrico, no qual cinco dos ligantes são átomos de nitrogênio 
de grupos amina orgânicos. O sexto se liga a um grupo—CH2 --. 
A cobalamina é a única biomolécula conhecida que tem ligação 
metal-carbono. A facilidade com que essa ligação é quebrada e a 
capacidade do íon de cobalto de mudar de um estado de oxidação 
para outro são responsáveis pela importância da cobalamina como 
catalisador biológico.
COBALAMINA COMO CATALISADOR BIOLÓGICO
Na cobalamina, vitamina 
B12, um dos seis ligantes que 
formam a estrutura octaédrica, 
em torno do íon de cobalto, é 
uma molécula orgânica ligada 
por um átomo de carbono (em 
vermelho). Essa ligação se 
quebra facilmente.
O oxigênio molecular é 
transportado pelo corpo 
porque ele se liga ao átomo 
de ferro (II) do grupo heme, da 
hemoglobina. O cátion ferro (II) 
fica no centro de um complexo 
quadrado-planar, formado pelos 
átomos de nitrogênio. Quando o 
oxigênio forma a quinta ligação, 
o plano heme distorce.
FONTE: Adaptada de Atkis e Jones (2012)
129
compostos de coordenaçãocompostos de coordenação Capítulo 2 
 
As enzimas de zinco têm papel importante no metabolismo, o 
que inclui a expressão dos nossos genes, a digestão da comida, a 
estocagem de insulina e a construção do colágeno. Na verdade , o 
zinco tem tantas funções no nosso organismo que tem sido chamado 
de ‘’hormônio-mestre’’. A concentração é igual à do ferro, mas a 
concentração intracelular de zinco diminui com o envelhecimento. 
Já foi sugerido que o envelhecimento é o resultado do declínio da 
concentração do zinco intracelular. Entretanto, o declínio não pode 
ser reduzido aumentando a quantidade de zinco na alimentação, 
porque as concentrações de zinco intracelular são controladas por 
enzimas, não pela falta dele na dieta.
Outros metais d são, também, vitais para a saúde. O crômio (III), 
por exemplo, tem um papel importante na regulação do metabolismo 
da glicose. O cobre (I) é um nutriente essencial para as células 
saudáveis e é o único ácido de Lewis, biologicamente, disponível 
que tem carga +1.
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES
A química dos compostos de coordenação é uma área importante e 
desafiadora da química inorgânica moderna. Durante os últimos cinquenta 
anos, os avanços, nessa área, proporcionaram o desenvolvimento de novos 
conceitos, de modelos de ligação e de uma estrutura molecular, além de novos 
avanços na indústria química e de percepções vitais acerca do funcionamento de 
componentes críticos de sistemas biológicos.
A primeira tentativa sistemática de explicar a formação, as reações, a 
estrutura e a ligação de um composto de coordenação foi feita por A. Werner. 
A teoria postulou o uso de dois tipos de ligações (primária e secundária) por um 
átomo/íon de metal em um composto de coordenação. Na linguagem moderna da 
química, essas ligações são reconhecidas como ligações ionizáveis (iônicas) e 
não ionizáveis (covalentes), respectivamente. Usando a propriedade da isomeria, 
Werner previu as formas geométricas de um grande número de entidades de 
coordenação.
130
 Fundamentos da Química Inorgânica
 
A estabilidade dos compostos de coordenação é medida em termos de 
constante de estabilidade (ou formação) passo a passo (K) ou constante de 
estabilidade geral (β). A estabilização do composto de coordenação, devido à 
quelação, é chamada de efeito quelato. Os compostos de coordenação são de 
grande importância. Fornecem percepções críticas acerca do funcionamento e 
das estruturas dos componentes vitais dos sistemas biológicos. Ainda, encontram 
extensas aplicações em processos metalúrgicos, químicas analítica e medicinal.
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132
 Fundamentos da Química Inorgânica
CAPÍTULO 3
Química Bioinorgânica
A partir da perspectiva do saber-fazer, neste capítulo você terá os seguintes 
objetivosde aprendizagem:
• Identificar a Química Bioinorgânica e estabelecer conexões nos seus mais 
diversos aspectos inter e multidisciplinares. 
• Analisar as estruturas e as propriedades físico-químicas das metaloproteínas 
transportadoras de oxigênio. Reconhecer a importância dessas metaloproteínas 
para os sistemas vivos. 
• Proporcionar, aos acadêmicos, o conhecimento dos mais recentes avanços no 
estudo dos elementos essenciais à vida, com a utilização de outros elementos 
para o diagnóstico e a terapia de algumas doenças, além de outras aplicações 
ambientais e industriais.
• Entender a importância dos metais nos sistemas biológicos e o papel deles nas 
biomoléculas.
• Classificar os elementos com base na ação no sistema biológico.
• Conhecer as doenças, devido à deficiência e ao excesso de diferentes 
elementos no nosso corpo.
134
 Fundamentos da Química Inorgânica
135
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
1 CONTEXTUALIZAÇÃO
Uma nova área de pesquisa frutífera e inovadora, com avanços significativos e 
importantes feitos, está, hoje, localizada na fronteira que separou, historicamente, 
a química inorgânica das ciências biológicas, chamada de química bioinorgânica. 
"Bioinorgânico", a mesma palavra parece conter uma contradição intrínseca, já que 
bio significa vida e inorgânico é tudo destituído de vida. A química bioinorgânica 
pode ser definida como a ciência que lida com o estudo da reatividade química de 
elementos e de compostos inorgânicos em sistemas biológicos (VILLADANGOS; 
MARTÍN, 2000).
A química bioinorgânica é uma disciplina que se encontra na interface da 
química e da biologia. A química inorgânica biológica ("química bioinorgânica") é 
o estudo dos elementos "inorgânicos", conforme são utilizados na biologia. O foco 
principal são os íons metálicos, com interesse na interação deles com os ligantes 
biológicos e com as importantes propriedades químicas que eles são capazes 
de exibir e de transmitir a um organismo. Essas propriedades incluem catálise, 
sinalização, regulação, detecção, defesa e suporte estrutural (LIPPARD; BERG, 
1994).
Embora a biologia esteja, tradicionalmente, associada à química orgânica, 
pelo menos, 20 elementos inorgânicos desempenham um papel fundamental 
nos processos biológicos. O fato de que, nos seres vivos, os elementos carbono, 
hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, que são os elementos "clássicos" da química 
orgânica, basicamente, predominam, criou o equívoco de que apenas os 
compostos orgânicos são essenciais para os seres vivos, e que os elementos e 
os compostos inorgânicos não desempenham um papel relevante nos processos 
vitais. No entanto, parece lógico supor que, uma vez que os seres vivos habitam 
em um ambiente, essencialmente, inorgânico, durante os sucessivos estágios da 
evolução, tiveram que se adaptar a esse ambiente através do uso de mecanismos 
altamente eficientes e seletivos que lhes permitissem tirar proveito de muitos 
elementos inorgânicos. Contudo, a maioria dos elementos inorgânicos, com 
importância biológica, estão presentes em quantidades muito pequenas nos 
seres vivos (traços, micro-traços e ultra-micro-traços). Ainda, somente a partir 
da década de 80, foram desenvolvidas técnicas e metodologias adequadas para 
detectar a presença em organismos, e para estudar as funções biológicas. Muitos 
processos críticos requerem íons metálicos, incluindo respiração, grande parte do 
metabolismo, fixação de nitrogênio, fotossíntese, desenvolvimento, transmissão 
nervosa, contração muscular, transdução de sinal e proteção contra agentes 
tóxicos e mutagênicos (LIPPARD; BERG, 1994). 
136
 Fundamentos da Química Inorgânica
Os processos biológicos dependentes de íons metálicos variam muito de 
função e de complexidade. Por exemplo, do ponto de vista bioquímico, potássio, 
magnésio, ferro, cobalto, cobre, molibdênio e zinco não são, apenas, catalisadores 
importantes de reações enzimáticas, mas, também, existem sistemas de proteínas 
envolvidos no armazenamento, no controle de quantidade, no transporte e na 
incorporação dos respectivos sistemas enzimáticos dos referidos metais. Do 
ponto de vista da fisiologia e da biologia molecular da célula, o sódio, o potássio, 
o magnésio e o cálcio estão, fortemente, envolvidos no controle e na ativação de 
vários processos biológicos fundamentais, e na manutenção da estrutura e nas 
funções da célula membrana e das paredes.
Elementos inorgânicos, também, foram introduzidos, artificialmente, como 
sondas, em alguns sistemas vivos, para descobrir a estrutura e a função de certos 
componentes celulares. Assim, metais pesados, como mercúrio, ouro e platina, 
são usados, por cristalógrafos de raios-X e microscopistas eletrônicas, para 
ajudar a elucidar a estrutura de macromoléculas e agregados supramoleculares. 
Além disso, os compostos metálicos não têm sido usados apenas como sondas, 
mas, também, para fins de diagnóstico e drogas. O estudo do mecanismo de 
ação dos complexos antitumorais de platina, compostos antiartríticos de ouro e 
radiofármacos, contendo tecnécio, são algumas das áreas de ponta da pesquisa 
na química bioinorgânica (VILLADANGOS; MARTÍN, 2000).
Este capítulo tentará unificar o campo da química bioinorgânica, identificando 
os princípios que surgiram e os organizando em uma ordem lógica e consistente. 
Primeiramente, consideraremos quais íons metálicos são usados em organismos 
vivos, por que a natureza os escolheu, como eles entram nas células e como as 
concentrações são reguladas.
Por fim, trataremos dos principais papéis dos íons metálicos em sistemas 
biológicos, como transportadores de elétrons, centros para ativar e desativar 
substratos, agentes para transferir átomos e grupos e unidades centrais, ou 
chips bionorgânicos, cujas funções podem ser ajustadas em um dado ambiente 
biológico para desempenhar uma função crítica. Atenção é dada não apenas aos 
íons metálicos de ocorrência natural, mas, também, àqueles que são introduzidos 
na quimioterapia, empregados como agentes de imagem por ressonância 
magnética ou radiofarmacêutica, ou cujas concentrações devem ser limitadas 
para evitar efeitos tóxicos ou, ambientalmente, prejudiciais. 
137
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
2 QUÍMICA BIOINORGÂNICA: 
HISTÓRIA E ANTECEDENTES
Para muitos, pode parecer que a química bioinorgânica é um novo campo, 
embora existam relatórios de metais ligados a proteínas ou a enzimas que datam 
do século XIX, e podem, provavelmente, ser encontrados em séculos anteriores, 
se substituirmos os termos “proteínas “E” enzimas” por “ tecidos animais ou 
vegetais”. 
O ferricianeto de potássio foi preparado a partir do sangue. McMunn 
descreveu o que chamou de histohematinas (agora, citocromos) nos tecidos 
Hoppe-Seyler. Fez investigações espectroscópicas acerca da hemoglobina. G. 
Bertrand trabalhou no que chamou de oxidase de tecidos vegetais, de lacase. 
Reconheceu que se tratava de uma proteína metálica e até propôs que o metal 
fosse uma “coenzima”. Pode ter sido o primeiro a propor a ideia de uma proteína 
metálica catalítica. Warburg e Keilin e colaboradores descreveram a polifenol 
oxidase, uma proteína de cobre, e a ferritina foi tida como uma proteína de 
armazenamento de ferro. 
Na década de 1930, Keilin e Hartree encontraram cobre no citocromo. Em 
meados daquele século, o zinco e o molibdênio foram descobertos nas enzimas, 
e o ferro não-heme foi reconhecido como um componente necessário nas 
preparações mitocondriais, que são ativas na oxidação do substrato. Assim, há 
uma longa trilha de descoberta de metais em proteínas ou em outros componentes 
de criaturas vivas, metais que eram necessários para a estrutura ou a função, 
embora os detalhes das funções implícitas, inicialmente, estivessem ausentes e 
fossem difíceis de encontrar (BEINERT, 2002).
Nesse ponto, parece valer a pena definir o que, realmente, significa os 
termos “inorgânico”e “orgânico” em relação ao nosso tema atual ou no contexto 
da Química como uma disciplina científica. Embora o termo "orgânico", para 
muitos, evoque a conotação de que tem a ver com vida (em contrapartida, 
"inorgânico", então, referindo-se à matéria sem vida), na química, passou a 
significar, meramente, pertencente à química dos compostos de carbono.
A distinção entre as químicas orgânica e inorgânica se tornou sem sentido 
após a síntese de Wöhler da "ureia”, a partir do cianeto de amônio, em 1828.
138
 Fundamentos da Química Inorgânica
FIGURA 1 – SÍNTESE DA UREIA
FONTE: <https://www.infoescola.com/quimica/sintese-
de-wohler/>. Acesso em: 24 abr. 2021. 
Hoje em dia, a química orgânica é definida como a química dos 
hidrocarbonetos e seus derivados, com a possível inclusão de certos heteroátomos 
não metálicos, como N, O e S, independentemente da origem do material.
Inorgânico, por outro lado, é, geralmente, percebido como se referindo à 
química de compostos metálicos, enquanto outros elementos não metálicos 
sem carbono não são, especificamente, excluídos, pois muitos tipos de metais 
são encontrados na matéria viva, como sódio, potássio e cálcio, em quantidades 
consideráveis, e porque todos os metais são objetos da química inorgânica, assim, 
deve, por definição, sempre ter existido um componente inorgânico da bioquímica 
(BEINERT, 2002).
Métodos analíticos de rastreamento, novos e mais sofisticados, têm 
demonstrado a importância do grande número de elementos nos processos 
bioquímicos. Uma lista correspondente inclui:
• Metaloenzimas (40% das enzimas conhecidas, especialmente, 
oxidorredutases (Fe, Cu, Mn, Mo, Ni e V) e hidrolases (peptidases, 
fosfatases, Zn, Mg, Ca e Fe).
• Metaloproteínas não enzimáticas (hemoglobina Fe).
• Coenzimas, vitaminas (vitamina B12: Co).
• Ácidos nucleicos (DNA).
• Hormônios (tiroxina, triiodotironina: I).
• Antibióticos (ionóforos: valinomicina/K).
• Biominerais (ossos, dentes, conchas, coral, pérolas: Ca, Si...).
• Produtos naturais de baixo peso molecular (clorofila: Mg).
Historicamente, os elementos “inorgânicos” foram estabelecidos, muito 
cedo, como componentes essenciais dos sistemas vivos. Podemos citar, como 
exemplos:
 
139
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
• As extrações de carbonato de potássio (K2CO3) de plantas e de sais 
complexos, contendo ferro K3,4[Fe(CN)6] de sangue animal, no século 
XVIII. 
• As descobertas de fósforo elementar (como P4), por destilação a seco, 
de resíduos de urina, em 1669, e de iodo elementar, das cinzas de algas 
marinhas, em 1811. 
FIGURA 2 – DESCOBERTA DO FÓSFORO ELEMENTAR POR DESTILAÇÃO
FONTE: <http://ohomemhorizontal.blogspot.com/2008/08/
descoberta-do-fsforo.html>. Acesso em: 24 abr. 2021. 
• Em meados do século XIX, os estudos de Liebig, acerca do metabolismo 
de nutrientes inorgânicos, especialmente, de nitrogênio, fósforo e sais 
de potássio, melhoraram, significativamente, a agricultura, de modo que 
esse campo específico da ciência ganhou enorme importância prática. 
No entanto, o embasamento teórico e o analítico dos métodos da época 
não eram suficientes para obter informações detalhadas do mecanismo 
de ação dos elementos essenciais, pois vários deles ocorrem apenas em 
pequenas quantidades.
Somente depois de 1960, a química bioinorgânica se tornou uma área de 
pesquisa independente e altamente interdisciplinar. Os seguintes fatores foram 
cruciais para esse desenvolvimento:
• Procedimentos de isolamento e de purificação bioquímicos, como 
cromatografia; e métodos físicos de análise de oligoelementos; 
como absorção atômica ou espectroscopia de emissão. Todas essas 
técnicas avançadas tornaram possível detectar, além de caracterizar 
oligoelementos em materiais biológicos. 
140
 Fundamentos da Química Inorgânica
Também conhecidos como microminerais, 
os oligoelementos são um conjunto de elementos químicos 
inorgânicos necessários aos seres humanos em pequenas 
quantidades, os quais desempenham diversas funções metabólicas 
no organismo, principalmente, na formação de enzimas vitais aos 
mais diversos processos bioquímicos realizados pelas células.
 
FONTE: <https://www.infoescola.com/bioquimica/oligoelementos/>. 
Acesso em: 24 abr. 2021.
• Um ser humano adulto, por exemplo, contém cerca de 2 g de zinco 
na forma iônica (Zn+2, embora o zinco não possa ser considerado um 
oligoelemento verdadeiro; a prova inequívoca da existência dele em 
enzimas foi estabelecida apenas na década de 1930).
Os oligoelementos bioessenciais genuínos, como níquel e selênio, são 
conhecidos porque estavam presentes, como componentes constitutivos, em 
várias enzimas importantes, apenas em 1970. 
Em uma área de pesquisa muito diferente, a redução biológica de dióxido 
de carbono por hidrogênio, para produzir metano, foi investigada, estudando as 
arqueobactérias, que são encontrados em estações de tratamento de esgoto, 
mesmo que os experimentos foram realizados sob condições estritamente 
anaeróbicas e todos os oligoelementos foram fornecidos (os resultados foram, 
apenas, parcialmente, reproduzíveis).
FIGURA 3 – REDUÇÃO BIOLÓGICA DE DIÓXIDO DE CARBONO 
POR HIDROGÊNIO PARA PRODUZIR METANO
FONTE: <https://www.deshbandhucollege.ac.in/pdf/resources/1585324665_
BSc(H)-BSc-PS-LS-VI-Bioinorganic-2.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
141
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
Com o desejo de “realizar algo de real importância”, o bioquímico 
James B. Sumner conseguiu isolar e cristalizar, em 1926, uma 
enzima pura pela primeira vez, para grande ceticismo e descrença 
dos cientistas mais experientes. A enzima escolhida, urease (de 
feijão-de-porco), catalisa a hidrólise da ureia, O = C (NH2)2, para 
CO2 e 2NH3. Contém dois íons de níquel, intimamente, associados 
por subunidade. Na época, muitos acreditavam que as enzimas 
puras não continham proteínas, e, somente depois que outras 
enzimas foram cristalizadas, a descoberta de Sumner foi aceita. 
Eventualmente, foi descoberto que, durante a amostragem, com uma 
seringa, contendo um aço inoxidável inerte (Fe/Ni), pequenas quantidades de 
níquel tinham se dissolvido. Essa geração acidental de íons de Ni+2 levou a um 
aumento distinto na produção de metano e, de fato, várias proteínas, contendo 
níquel e coenzimas, desde então, foram isoladas. O níquel (Ni) é constituinte da 
metaloenzima uréase, que desdobra a ureia [CO(NH2 )2 ], hidroliticamente, em 
amônia (NH3 ) e em dióxido de carbono (CO2 ), além de participar do processo 
de fixação biológica de nitrogênio (FBN). O níquel, como constituinte da urease, 
foi a primeira enzima a ser cristalizada. Observe a estrutura cristalina da urease 
(RODAK et al., 2013).
FIGURA 4 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA 
ESTRUTURA E SÍTIOS ATIVOS DA UREASE
FONTE: <https://www.deshbandhucollege.ac.in/pdf/resources/1585324665_
BSc(H)-BSc-PS-LS-VI-Bioinorganic-2.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
142
 Fundamentos da Química Inorgânica
Ele foi homenageado, em 1946, com o Prêmio Nobel de Química. 
No entanto, a crença de Sumner, a de que a ureia continha apenas 
proteína, foi corrigida em 1975, quando Dixon e colaboradores 
provaram que a urease é uma metaloenzima de níquel (KAIM; 
SCHWEDERSKI; KLEIN, 2013).
3 CONCEITOS E DEFINIÇÕES DA 
QUÍMICA BIOINORGÂNICA 
A química bioinorgânica envolve o estudo de íons inorgânicos e dos 
complexos em sistemas biológicos. Tem, como principais objetivos, o estudo 
dos elementos inorgânicos, de ocorrência natural, em sistemas biológicos, e a 
introdução de metais nesses sistemas, através da utilização de metalofármacos 
(BENITE; MACHADO; BARREIRO, 2007).
Como nós vimos nos capítulos anteriores, a química inorgânica forneceu uma 
base para o amplo progresso das nações industrializadas na primeira metade do 
século 20, com a síntese de compostos, como NH3 (e HNO3), Na2CO3 e H2SO4. 
Na segunda metade do século 20, a química de coordenação foi desenvolvida, 
ampliandoa compreensão da ligação química aos íons metálicos de transição. A 
caracterização de íons metálicos em sistemas biológicos, particularmente, aqueles 
ligados a proteínas, começou a surgir. Seguindo a química de coordenação, a 
química metalorgânica foi desenvolvida, caracterizada pela presença de ligações 
metal-carbono. Todos esses avanços levaram a um entendimento, no nível 
molecular da catálise, em sistemas homogêneos e heterogêneos (BERTINI et al., 
2006).
Embora a química bioinorgânica inclua o estudo de metais introduzidos 
artificialmente (por exemplo, medicinalmente), muitos processos biológicos 
de ocorrência natural (como a respiração) dependem de moléculas, contendo 
elementos inorgânicos, como metaloproteínas. Esses processos naturais, 
também, são estudados na química bioinorgânica (BERTINI et al., 2006).
O estudo da química bioinorgânica é importante para a compreensão das 
implicações da transferência de elétrons em proteínas, ligações e ativação de 
substratos, química de transferência de átomos e grupos, e propriedades de 
metais na química biológica.
143
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
É uma área de pesquisa nova, na qual avanços significativos e muito 
importantes estão sendo realizados. Está, hoje, situada na fronteira que separou, 
historicamente, a química inorgânica das ciências biológicas, e é chamada de 
química bioinorgânica. Com relação à palavra “bioinorgânico", parece conter uma 
contradição intrínseca, pois bio significa vida e inorgânico é tudo destituído de 
vida. 
A química bioinorgânica pode ser definida como a ciência que lida com o 
estudo da reatividade química de elementos e de compostos inorgânicos em 
sistemas biológicos. Embora a biologia esteja, tradicionalmente, associada 
à química orgânica, pelo menos, 20 elementos inorgânicos desempenham um 
papel fundamental nos processos biológicos (BARÁN, 1995).
FIGURA 5 – TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS COM DESTAQUE 
PARA OS METAIS QUE SÃO ESSENCIAIS AOS SERES HUMANOS
FONTE: <https://www.chemie-biologie.uni-siegen.de/ac/hjd/lehre/
master/bioinorganic_handout.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
O fato de que, nos seres vivos, os elementos carbono, hidrogênio, nitrogênio 
e oxigênio, que são os elementos "clássicos" da química orgânica, basicamente, 
predominam, criou o equívoco de que apenas os compostos orgânicos são 
essenciais para os seres vivos, e que os elementos e os compostos inorgânicos 
não desempenham um papel relevante nos processos vitais. No entanto, 
parece lógico supor que, uma vez que os seres vivos habitam em um ambiente, 
essencialmente, inorgânico, durante os sucessivos estágios da evolução, tiveram 
que se adaptar a esse ambiente através do uso de mecanismos altamente 
144
 Fundamentos da Química Inorgânica
eficientes e seletivos que lhes permitissem tirar proveito de muitos elementos 
inorgânicos. Contudo, a maioria dos elementos inorgânicos, com importância 
biológica, estão presentes em quantidades muito pequenas nos seres vivos 
(traços, micro-traços e ultra-micro-traços). Ainda, somente a partir da década 
de 80, foram desenvolvidas técnicas e metodologias adequadas para detectar a 
presença em organismos, e para estudar as funções biológicas (VILLADANGOS; 
MARTÍN, 2000).
Elementos inorgânicos, também, foram introduzidos, artificialmente, como 
sondas, em alguns sistemas vivos, para descobrir a estrutura e a função de certos 
componentes celulares. Assim, metais pesados, como mercúrio, ouro e platina, 
são usados, por cristalógrafos de raios-X e microscopistas eletrônicas, para 
ajudar a elucidar a estrutura de macromoléculas e agregados supramoleculares. 
Além disso, os compostos metálicos não têm sido usados apenas como sondas, 
mas, também, para fins de diagnóstico e drogas. O estudo do mecanismo de 
ação dos complexos antitumorais de platina, compostos antiartríticos de ouro e 
radiofármacos, contendo tecnécio, são algumas das áreas de ponta da pesquisa 
na química bioinorgânica. Outras áreas de pesquisas atuais, da química 
bioinorgânica, incluem o estudo do papel dos elementos inorgânicos na nutrição; 
a toxicidade das espécies químicas inorgânicas, incluindo a forma por meio da 
qual os organismos reagem a essa toxicidade; o uso, como armas de ataque e 
de defesa; e o transporte e o armazenamento de íons metálicos em seres vivos 
(LIPPARD; BERG, 1994).
Acadêmico, para um melhor entendimento do tema, uma introdução à química 
inorgânica básica é necessária para a compreensão de tópicos bioinorgânicos. 
Abordaremos os elementos químicos essenciais, as ocorrências e os objetivos 
dos centros metálicos em espécies biológicas, as geometrias de campos de 
ligantes em torno desses centros de metal e os estados iônicos preferidos pelos 
metais. Considerações importantes incluem equilíbrios entre centros metálicos 
e ligantes e uma compreensão básica da cinética de sistemas biológicos metal-
ligantes.
3.1 INTERDISCIPLINARIDADE DA 
QUÍMICA BIOINORGÂNICA
As funções bioquímica e fisiológica dos íons metálicos, nos seres vivos, 
são de grande importância, e as dificuldades a serem superadas não devem ser 
minimizadas ao ser esclarecido o papel. O estudo apresenta grandes problemas, 
e a solução deles requer diversas disciplinas científicas. O campo da química 
bioinorgânica está situado na interface entre a química e a biologia, concorrendo 
145
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
não apenas ideias e modelos básicos de bioquímica, biologia molecular e química 
inorgânica, mas, também, físico-química, química orgânica, medicina, física e 
ciências naturais, em geral (GASCÓN, 1999).
FIGURA 6 – DISCIPLINAS ENVOLVIDAS NO ESTUDO DA QUÍMICA BIOINORGÂNICA
FONTE: <https://www.chemie-biologie.uni-siegen.de/ac/hjd/lehre/
master/bioinorganic_handout.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
A química bioinorgânica tenta correlacionar a atividade biológica de um 
sistema inorgânico com as características estruturais, eletrônicas e químicas. 
Para tentar explicar essas relações estrutura-atividade, usa os métodos mais 
avançados e sofisticados de medição físico-química (principalmente, técnicas 
espectroscópicas), com modelos teóricos de química quântica. Desenvolvimentos 
recentes em química organometálica contribuíram muito para a compreensão 
de importantes processos catalíticos, esclarecendo os problemas de ligação, 
estrutura e reatividade de compostos de coordenação (BARÁN, 1995).
A fronteira entre a química inorgânica e as ciências da vida deve representar 
um desafio para o químico inorgânico, uma vez que é um campo ideal para a 
aplicação e o projeto de sistemas-modelo que lançam luz não apenas sobre o 
146
 Fundamentos da Química Inorgânica
comportamento dos íons metálicos em processos biológicos, mas, também, 
sobre os processos biológicos. O surgimento da química bioinorgânica não é um 
fenômeno isolado da ciência atual, uma vez que uma abordagem, tipicamente, 
interdisciplinar tem marcado a atuação de pesquisadores nos mais diversos 
campos do conhecimento no momento em que disciplinas científicas concorrentes 
alcançaram um grau alto de desenvolvimento. No caso da química bioinorgânica, 
podemos dizer que muitos processos biológicos fundamentais podem ser 
explicados em termos moleculares e, por outro lado, a química inorgânica 
desenvolveu modelos, teorias e métodos de trabalho que são, suficientemente, 
gerais e precisos para serem aplicados com sucesso ao estudo de sistemas, como 
é o caso dos sistemas biológicos. Da mesma forma, muitos químicos inorgânicos 
têm orientado as pesquisas para o estudo do comportamento de certas espécies 
inorgânicas em seres vivos, através da utilização de modelos, cujo objetivo 
principal é o de obter uma ideia mais clara do funcionamento in vivo de sistemas 
biológicos complexos, começando pela análise in vitro de sistemas mais simples. 
Por outro lado, é interessante notar que muitos dos temas, dos quais trata a 
química bioinorgânica,são de enorme importância para outros ramos da ciência 
e da tecnologia, essencialmente, medicina, medicina veterinária, farmacologia, 
ecologia, meio ambiente, agricultura e, até mesmo, metalurgia (VILLADANGOS; 
MARTÍN, 2000).
4 ELEMENTOS QUÍMICOS 
ESSENCIAIS
Os elementos químicos essenciais às formas de vida podem ser divididos 
em quatro categorias principais: (1) elementos em maior volume (H, C, N, O, P, 
S); (2) macrominerais e íons (Na, K, Mg, Ca, Cl, PO4-3, SO2-4); (3) oligoelementos 
(Fe, Zn, Cu); e (4) elementos de ultratraços, compostos de não metais (F, I, Se, 
Si, As, B) e metais (Mn, Mo, Co, Cr, V, Ni, Cd, Sn, Pb, Li). As identidades dos 
elementos essenciais se baseiam no trabalho histórico de Klaus Schwarz, na 
década de 1970. Outros elementos podem estar presentes em várias espécies 
biológicas. A essencialidade foi definida por certos critérios: (1) Uma deficiência 
fisiológica aparece quando o elemento é removido da dieta; (2) A deficiência é 
aliviada pela adição desse elemento à dieta; e 3) Uma função biológica específica 
está associada ao elemento. Seguem as porcentagens aproximadas, por peso, 
de elementos essenciais selecionados para um ser humano adulto (ROAT; 
ROSETTE, 2002).
147
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
TABELA 1 – COMPOSIÇÃO PERCENTUAL DOS ELEMENTOS 
ESSENCIAIS NO CORPO HUMANO DE UM ADULTO
Elemento Percentual (por 
peso)
Elemento Percentual (por peso)
Oxigênio 53,6 Silício, magnésio 0,04
Carbono 16 Ferro, flúor 0,005
Hidrogênio 13,4 Zinco 0,003
Nitrogênio 2,4 Cobre, bromo 2x10-4
Sódio, potássio, 
enxofre
0,10 Selênio, manganês 
arsênico, níquel
2x10-5
Cloro 0,09 Chumbo, cobalto 9x10-6
FONTE: Adaptada de Roat e Rosette (2002) 
Acadêmico, aqui, surge uma pergunta: Por que a natureza selecionou 
alguns metais em detrimento de outros? A resposta é que a atividade biológica 
de um elemento metálico é ditada por uma combinação da abundância relativa 
e da biodisponibilidade. Isso explicaria, por exemplo, a pequena participação 
do alumínio, que é o metal mais abundante da crosta terrestre, em processos 
biológicos notáveis. O alumínio, apesar de apresentar uma abundância 
extremamente significativa, só se encontra disponível na crosta terrestre, um 
ambiente altamente oxidante, nos estados de oxidação mais altos, na forma 
de óxidos e de hidróxidos insolúveis em pH fisiológico 6-8, o que gera baixa 
disponibilidade para ser incorporado ao metabolismo celular.
O Titânio é outro metal muito abundante que não apresenta função biológica. 
A utilização biológica dele é limitada por conta da dificuldade de solubilizá-lo no 
estado de oxidação mais comum, isto é, Ti4+. Íons metálicos, enquanto elementos 
essenciais, funcionam como um componente isolado ou em associação com 
uma molécula orgânica, e, muito frequentemente, com uma enzima (BENITE; 
MACHADO; BARREIRO, 2007).
148
 Fundamentos da Química Inorgânica
Cada elemento essencial segue uma curva de dose-resposta, mostrada a 
seguir. Em dosagens mais baixas, o organismo não sobrevive, ao passo que, em 
regiões com deficiência, o organismo existe com funções abaixo do ideal.
FIGURA 7 – CURVA DOSE-RESPOSTA PARA UM ELEMENTO ESSENCIAL
FONTE: Adaptada de Roat e Rosette (2002) 
Como pode ser observado, após o patamar de concentração da região 
de dosagem ideal (Ótimo), dosagens mais altas causam efeitos tóxicos ao 
organismo, podendo levar à letalidade. As necessidades diárias específicas de 
elementos essenciais podem variar de quantidades de microgramas por dia 
(ug/d) a miligramas por dia (mg/d), conforme mostrado para o flúor (F) e o selênio 
(Se), na figura anterior.
Os metais são, geralmente, encontrados ligados, diretamente, a proteínas ou 
em cofatores, como porfirinas ou cobalaminas, ou em aglomerados que, por sua 
vez, são ligados pela proteína. Os ligantes são, geralmente, O, N, S e C.
149
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
4.1 METAIS EM SISTEMAS 
BIOLÓGICOS
Acadêmico, a partir de agora, apresentaremos alguns conceitos que 
permitem estabelecer as relações entre os modelos habituais, derivados da 
química de coordenação, as teorias ácido-base e as propriedades redox dos 
bioelementos. Entenderemos qual é o comportamento deles nos sistemas 
biológicos e analisaremos a importância de certas biomoléculas como ligantes 
para o melhor aproveitamento desses elementos nos seres vivos.
Os metais, nos sistemas biológicos, funcionam de várias maneiras diferentes. 
Os dos grupos 1 e 2 atuam como elementos estruturais ou na manutenção da 
carga e do equilíbrio osmótico. Os de transição, que existem em vários estados 
de oxidação, servem como transportadores de elétrons, como facilitadores do 
transporte de oxigênio, isto é, íons de ferro na hemoglobina ou íons de cobre 
na hemocianina. Os íons metálicos podem ser direcionados a funções múltiplas, 
dependendo da localização dentro do sistema biológico (ROAT; ROSETTE, 2002).
Os principais fatores que influenciam a aquisição de íons metálicos por 
sistemas biológicos são os seguintes:
 
• Biodisponibilidade: Esse termo engloba mais do que apenas a incidência 
de um elemento na terra, inclui a prevalência no ambiente no qual a vida 
é encontrada. Por exemplo, os minerais de sulfureto de zinco são muito 
comuns na biosfera, mas, nessa forma, o zinco não é muito utilizável. 
• Presença de competidores químicos: Impedem a aquisição do nutriente 
desejado e reduzem a biodisponibilidade. Por exemplo, Mo, sendo o íon 
metálico mais abundante no oceano, presente na forma de oxiânion, o 
molibdato é uma espécie altamente solúvel e passível de absorção. É 
muito semelhante aos oxiânions de sulfato e fosfato. A competição com 
esses outros oxiânions pode prejudicar, seriamente, a capacidade de 
transportar molibdato para dentro da célula (KALSI; KALSI, 2011). 
• Mecanismo de captação: As membranas celulares são barreiras de 
permeabilidade eficazes que bloqueiam a difusão passiva de íons 
metálicos carregados. Portanto, há uma necessidade de moléculas 
transportadoras que sejam incorporadas às membranas celulares 
(ROAT; ROSETTE, 2002). 
• Entrega do alvo: O problema crítico é a entrega de íons metálicos para 
os alvos finais, é o transporte, dentro do citoplasma, ou o espaço entre 
as membranas.
150
 Fundamentos da Química Inorgânica
• Mecanismo de armazenamento: O nível de um íon metálico específico 
disponível para um organismo na dieta ou no ambiente pode mudar, 
drasticamente, ao longo do tempo. O mecanismo de armazenamento, 
também, fornece um meio pelo qual o excesso de íons metálicos pode 
ser desintoxicado. Por exemplo, o excesso de Fe e de Cu gera espécies 
reativas de oxigênio, que danificam DNA, lipídios e proteínas (KALSI; 
KALSI, 2011).
Uma vez que os íons metálicos são essenciais e tóxicos, um equilíbrio 
delicado ou homeostático deve ser mantido. Isso, geralmente, é regulado por 
sensores que controlam a atividade do transportador, molécula de armazenamento 
e enzimas desintoxicantes (ROAT; ROSETTE, 2002).
Nesta etapa, você deve estar se perguntando: por que os sistemas biológicos 
utilizam metais de transição? Os metais de transição são sítios ativos catalíticos 
extremamente bons em enzimas, porque são estáveis em uma variedade de 
geometrias. C e N têm vários sítios de coordenação. Os metais de transição são 
estáveis em vários estados de oxidação. São capazes de alterar a reatividade 
dos ligantes e podem ter vínculos coordenados onde for necessário (ROAT; 
ROSETTE, 2002).
De acordo com Barán (1995), é possível identificar cinco funções que 
requerem a participação de metais: transporte e ativação do oxigênio, transporte 
de elétrons, centro catalítico em processos de oxirredução, centro catalítico em 
processos ácido-base e função estrutural. Atente-se a um resumo:
QUADRO 1 – PRINCIPAIS FUNÇÕES QUE REQUEREM 
METAIS EM SISTEMAS BIOLÓGICOS
Função Descrição
Transporte e ativação do oxigênio O transporte do oxigêniose realiza 
normalmente, utilizando proteínas 
que contêm ferro (por exemplo, he-
moglobina) ou, eventualmente, cobre 
(hemocianina). No caso, forma-se 
uma ligação entre o centro metálico e 
a molécula de oxigênio e, em conse-
quência, a molécula de O2 sofre um 
processo, chamado de ativação, que 
a torna extremamente reativa.
151
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
Transporte de elétrons Certos metais, que podem se apre-
sentar em dois ou em mais estados 
de oxidação (manganês, ferro, cobre 
e molibdênio), são utilizados para 
o transporte de elétrons, isto é, os 
sistemas que os contêm podem re-
ceber elétrons de um agente redutor 
(capaz de doar elétrons) e trans-
feri-los, depois, a outro oxidante (ca-
paz de receber elétrons).
Centro catalítico em processos de 
oxirredução
Nesses sistemas, o metal constitui o 
sítio ativo no qual ocorre uma reação 
de oxirredução (por exemplo, a de-
composição de H2O2 em H2O e O2, 
catalisada pela catalase, uma enzima 
que contém ferro, ou a oxidação de 
sulfito a sulfato, catalisada pela sulfi-
to-oxidase, uma enzima que contém 
molibdênio). Vários metais de tran-
sição participam de reações redox.
Centro catalítico em processos áci-
do-base
Um metal é o sítio ativo no qual 
ocorre uma reação de tipo áci-
do-base (por exemplo, a conversão 
de CO2 em HCO3- , ou a hidrólise de 
um éster fosfórico, com catalização 
pelas enzimas anidrase carbônica e 
fosfatase, respectivamente, ambas 
contendo zinco Zn2+).
152
 Fundamentos da Química Inorgânica
Função estrutural Muitas vezes, a união de um cátion 
metálico a um determinado sítio de 
uma biomolécula (por exemplo, uma 
proteína) é essencial para se obter 
uma estrutura espacial adequada 
que permita realizar alguma função 
predeterminada. Por exemplo: a 
participação de fosfatos de cálcio na 
formação das estruturas ósseas de 
todos os organismos superiores.
FONTE: Adaptado de Barán (1995); <https://doku.pub/download/quimica-
bioinorganica-baran-nl2p9zd7km08>. Acesso em: 24 abr. 2021. 
4.2 PROPRIEDADES GERAIS DOS 
CÁTIONS METÁLICOS 
De acordo com Baran (1995), os íons catiônicos di e trivalentes, utilizados 
nos sistemas biológicos, podem ser tratados como ácidos σ. Vale dizer que, 
potencialmente, conseguem atuar como aceitadores de elétrons por via 
ligação sigma. Para os cátions divalentes, a acidez segue a seguinte ordem: 
.
Por outro lado, as variações de acidez, também, estão fortemente 
influenciadas pelos ligantes e, em sistemas biológicos, há ligantes que são capazes 
de modificar, substancialmente, as propriedades. Assim, por exemplo, quando 
o Fe(II) se incorpora à porfina, e, o Co(II), à corrina, produz-se uma diminuição 
da acidez σ, ocasionado uma mudança do poder doador π, de tal maneira que 
o Fe (II), na mioglobina, não sofre interação com a água. O surgimento dessa 
capacidade doadora π é fundamental para a realização de certas funções, por 
exemplo, a interação do ferro porfinírico com a molécula de O2, para a ativação e 
o transporte. 
Ainda, é válido classificar os cátions, utilizando o conceito mais geral de 
ácido e bases duras e moles, que são muito úteis para as interações metal-
ligante na química de coordenação. Nesse sentido, as espécies biológicas 
 são ácidos duros, porém, os cátions 
 são ácidos intermediários. Portanto, de acordo 
com a chamada regra de Pearson, esses ácidos tendem a se coordenar com 
153
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
bases duras, como átomos de oxigênio (presentes na água, no grupo carboxilato, 
em resíduos de fosfato e funções álcool). Isso significa que os organismos vivos 
são, desse ponto de vista, sistemas duros. Por outro lado, muitos elementos 
tóxicos e contaminantes inorgânicos típicos, como são 
sistemas brandos e mostram preferências por ligantes brandos (grupos tiolato, 
sulfeto, selênio) (BARÁN, 1995). Observe a classificação de Pearson para ácidos 
e bases de Lewis a seguir:
 
FIGURA 8 – CLASSIFICAÇÃO DE PEARSON PARA ÁCIDOS E BASES DE LEWIS
FONTE: <https://core.ac.uk/download/pdf/61966585.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Ácidos duros são cátions com altas cargas positivas (3+ ou 
maior), ou cátions com elétrons d não disponíveis para formar 
ligações π. Ácidos moles são cátions com cargas moderadas (2+ ou 
menor), ou cátions com elétrons d que podem formar ligações π.
FONTE: <https://arcestariufs.files.wordpress.com/2011/12/aula-11-
c3a1cidos-e-bases-2.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021. 
Acadêmico, resumiremos, aqui, as propriedades que tornam os íons e os 
complexos metálicos tão úteis para a biologia.
De acordo com Martínez (2014), as propriedades são as seguintes:
 
• Carga: íons metálicos são carregados, positivamente, em solução 
aquosa, e essa carga pode ser manipulada, dependendo do ambiente de 
154
 Fundamentos da Química Inorgânica
coordenação, obtendo complexos catiônicos, aniônicos ou neutros.
• Interações com ligantes: íons metálicos podem se ligar a ligantes por 
meio de interações, geralmente, fortes e seletivas. Ligantes fornecem a 
própria funcionalidade e podem ser modulados, tornando cada composto 
de coordenação único em propriedades. As propriedades cinéticas e 
termodinâmicas das interações metal-ligante são de grande importância 
nas reações de troca de ligante.
• Estrutura e ligação: compostos de coordenação têm grande quantidade 
de geometrias de coordenação que lhes conferem formas únicas em 
comparação com as moléculas orgânicas. As distâncias, os ângulos de 
ligação e o número de coordenação variam, dependendo do metal e do 
estado de oxidação.
• Caráter ácido de Lewis: íons metálicos com alta afinidade eletrônica 
podem polarizar, significativamente, os grupos funcionais que estão 
coordenados a ela, facilitando as reações de hidrólise.
• Orbitais d, parcialmente, ocupados: para metais de transição, a 
variedade no número de elétrons na camada d (ou f, para lantanídeos) 
confere propriedades eletrônicas e magnéticas únicas a compostos de 
coordenação.
• Atividade redox: muitos metais de transição podem dar origem a reações 
redox.
4.3 LIGANTES BIOLÓGICOS PARA 
ÍONS METÁLICOS 
Como vimos anteriormente, a utilização de elementos químicos, por 
sistemas biológicos, depende da abundância e da disponibilidade do elemento, 
da versatilidade e da estabilidade dos compostos formados, das propriedades 
químicas (especificidade) e do desenvolvimento de vias de captura e de 
transporte. Assim, focaremos em ligantes biológicos que envolvem metais de 
transição.
Um dos principais ligantes dos íons metálicos são as proteínas. As cadeias 
laterais das proteínas contêm uma série de grupos com grande afinidade 
por centros metálicos, biologicamente, relevantes (carboxilato, grupos OH, 
N-imizadolina etc.). Também, as bases nucleicas têm uma grande capacidade 
de coordenação, que é, provavelmente, devida a variadas possibilidades 
de tautomerismo que elas possuem. Os grupos fostatos e as pentosas, dos 
nucleotídeos, são ligantes apropriados para muitos centros metálicos. Além 
desses tipos de ligantes, os sistemas biológicos geram outra série de ligantes, 
muito particulares, capazes de conferir propriedades extremamente interessantes 
155
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
e importantes aos centros metálicos com os quais se complexam. Esses ligantes 
são, essencialmente, macrocíclicos tetrapirrólicos, que atuam como quelantes 
tetradentados.
Especialmente, importantes e amplamente distribuídas na natureza, são as 
porfirinas. Delas, podem se derivar outros sistemas semelhantes, como o cloro, 
um macrociclo presente nas clorofilas; a corrina, um ligante da vitamina B12; e o, 
recentemente, descoberto fator F-430, relevante para a química bioinorgânica do 
níquel. As porfirinas constituem um grupo muito grande e importante de complexos 
metálicos que ocorrem em sistemas biológicos. São compostos cíclicos formados 
pela ligaçãode quatro anéis de pirrole por meio de pontes de metino (=HC–) 
(BARÁN, 1995).
FIGURA 9 – MOLÉCULA DE PORFIRINA - ANÉIS SÃO ROTULADOS I, 
II, III E IV - POSIÇÕES DO SUBSTITUINTE SÃO DE 1 A 8 - AS QUATRO 
PONTES DE METINO (=HC–) TIDAS COMO Α, Β, Γ E Δ
FONTE: Adaptada de Rodwell et al. (2017)
156
 Fundamentos da Química Inorgânica
Nas porfirinas, que ocorrem naturalmente, várias cadeias laterais substituem 
os oito átomos de hidrogênio numerados dos pirroles. Elencaremos uma 
representação abreviada dessas substituições (RODWELL et al., 2017):
FIGURA 10 – REPRESENTAÇÃO ABREVIADA DE UMA PORFIRINA, 
UROPORFIRINA III - ESQUERDA: OS NÚMEROS DE 1 A 8 CORRESPONDEM 
AOS DA FIGURA 8 - DIREITA: OS SUBSTITUINTES NA UROPORFIRINA III 
SÃO A = ACETATO (—CH2COO−) E P = PROPIONATO (—CH2CH2COO−)
FONTE: Adaptada de Rodwell et al. (2017)
As porfirinas formam complexos com íons metálicos que se ligam ao átomo 
de nitrogênio de cada um dos quatro anéis pirrólicos. Os exemplos incluem as 
porfirinas de ferro, como o heme da hemoglobina e a clorofila porfirina, contendo 
magnésio, o pigmento fotossintético das plantas. Vimos que os derivados 
porfínicos, por substituição, nas posições 1 a 8, são, genericamente, chamados 
de porfirinas, e, quando ambos os hidrogênios dos grupos NH são deslocados, 
por incorporação de um íon metálico, são as metaloporfirinas (BARÁN, 1995).
FIGURA 11 – ESTRUTURA DAS METALOPORFIRINAS
FONTE: <https://api.sigmaaldrich.com/deepweb/assets/sigmaaldrich/quality/
spec/363/315/258806-BULKALDRICH.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
157
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
As porfirinas são aptas a gerar complexos planos quadrados, piramidais 
(coordenação 5) ou octaédricos (coordenação 6), o que amplia a variedade e o 
alcance das possibilidades como ligantes. Um dos exemplos mais importantes 
e frequentes na natureza é a chamada protoporfirina IX, mostrada a seguir, na 
forma do seu complexo de ferro.
FIGURA 12 – ESTRUTURA DA PROTOPORFIRINA IX
FONTE: <https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/
sigma/51280?lang=pt&region=BR&cm_sp=Insite-_-caContent_prodMerch_
gruCrossEntropy-_-prodMerch10-4>. Acesso em: 24 abr. 2021. 
De acordo com Báran (1995), todas as porfirinas apresentam um espectro 
eletrônico muito característico, geralmente, formado por três bandas, as quais 
são identificadas pelas letras alfa, beta e gama, cuja posição exata depende da 
natureza dos substituintes e do metal presente no macrociclo. As mais intensas 
das três bandas, geralmente, localizadas em torno de 400 nm, são chamadas de 
bandas de Soret. As porfirinas têm uma série de propriedades e de características 
particulares extremamente interessantes:
• o anel plano é, extremamente, estável, e, praticamente, não tensionado;
• nas formas desprotonadas, carregadas negativamente, o ligante é capaz 
de complexar até espécies metálicas, relativamente, lábeis;
• o orifício que fica no centro do anel é, altamente, seletivo, na captação 
e na retenção de cátions metálicos, assumindo-se íons esféricos. As 
espécies mais aptas a serem complexadas são aquelas cujo raio iônico 
oscila entre 0,6 e 0,70 Å;
• possuem um sistema, fortemente, deslocado, de união π conjugadas, 
propriedade essencial para a reatividade e as propriedades gerais dos 
complexos.
158
 Fundamentos da Química Inorgânica
A seguir, apresentaremos alguns dos metais envolvidos em sistemas 
biológicos.
 
4.3.1 Cálcio (Ca)
Os íons de cálcio desempenham um papel crucial em organismos superiores, 
como mensageiros intracelulares. O fluxo de íons de Ca+2 desencadeia a ação 
enzimática nas células em resposta ao recebimento de um sinal elétrico ou 
hormonal de outra parte do organismo. As proteínas de sinalização do cálcio 
são pequenas, e mudam a conformação, dependendo da ligação do Ca2+ em 
um ou em mais locais; são, portanto, exemplos das proteínas ativadas por íons 
metálicos. Cada movimento muscular que fazemos é estimulado pela ligação do 
Ca2+ a uma proteína conhecida como troponina C. A proteína reguladora do Ca2+ 
mais bem estudada é a calmodulina (17 kg mol-1). A calmodulina tem quatro sítios 
de ligação de Ca2+ . A ligação do Ca2+ aos quatro locais altera a conformação da 
proteína e é, então, reconhecida por uma enzima alvo (ATKINS et al., 2010).
FIGURA 13 – LIGAÇÃO DE QUATRO CA2+ À CALMODULINA CAUSA UMA 
MUDANÇA NA CONFORMAÇÃO DA PROTEÍNA, CONVERTENDO-A EM 
UMA FORMA QUE É RECONHECIDA POR MUITAS ENZIMAS
FONTE: Adaptada de Atkins et al. (2010)
4.3.2 Magnésio (Mg)
Não existem dúvidas em relação à importância biológica do magnésio. O 
magnésio, um elemento abundante na crosta terrestre, é vital para as vidas vegetal 
e animal. O pigmento de clorofila, nas plantas, é um complexo Mg-porfirina.
159
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
FIGURA 14 – COMPLEXO MG-PORFIRINA EM CLOROFILA
FONTE: <http://epgp.inflibnet.ac.in/epgpdata/uploads/epgp_content/S000005CH/P000670/
M013990/ET/1455878156CHE_P15_M2_e-Text.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
O valor funcional do magnésio parece estar associado, essencialmente, a 
duas características. Por um lado, como Mn (II) se comporta como um ácido de 
Lewis e, em estados de oxidação superiores, é um agente oxidante. Os estados 
de oxidação, fisiologicamente, relevantes, são II, III e IV, e a coordenação, mais 
habitualmente, encontrada, envolve átomos de nitrogênio (N) e de oxigênio (O) 
como ligantes, enquanto os índices de coordenação são, usualmente, 4, 5, e, em 
primeiro lugar, 6. Um aspecto muito peculiar associado à química bioinorgânica é 
a presença em forma de complexos sensíveis, envolvendo um só centro metálico, 
e espécies multinucleares, que apresentam dois ou mais centros metálicos. Um 
ser humano médio detém cerca de 35g de Mg, e, aproximadamente, 99% disso é 
intracelular, ou está presente nos ossos. Dos 60% nos ossos, dois terços fazem 
parte da estrutura mineral. As fontes dietéticas ricas em Mg incluem nozes, frutos 
do mar, legumes e vegetais, a carne tem teor intermediário de Mg (BARÁN, 1995). 
A Concanavalina A é uma proteína que contém, simultaneamente, magnésio e 
cálcio, e pertence ao grupo das lecitinas, sistemas que possuem sítios específicos 
para a união de carboidratos de baixo peso molecular. Essa atividade está, 
essencialmente, regulada pelas características dos cátions divalentes presentes. 
A proteína é constituída por quatro subunidades idênticas com peso molecular 
em torno de 25.000 por unidade. Cada uma delas contém um complexo binuclear 
de Mn/Ca, e ambos os centros estão separados em apenas 4,25 Å, aparecendo 
como pontes para dois grupos carboxilatos.
160
 Fundamentos da Química Inorgânica
FIGURA 15 – ESTRUTURA DA CONCANAVALINA A (CONA) - LOCAIS DE 
LIGAÇÃO DE GLICOSE SÃO MOSTRADOS NA COR VERMELHA
FONTE: <https://www.researchgate.net/publication/272431331_
Water-Solubilization_of_PV_and_SbV_Porphyrins_and_Their_
Photobiological_Application>. Acesso em: 24 abr. 2021.
4.3.3 Potássio
Um ser humano adulto tem, aproximadamente, 140 g de potássio, e mais 
de 90% disso é intracelular e trocável (K+ é o cátion predominante no espaço 
intracelular), uma vez que os músculos contêm a maior parte do fluido intracelular 
do corpo, eles, também, abarcam a maior quantidade de potássio. Uma vez 
que o K+ é encontrado na maioria dos alimentos de origens animal e vegetal, a 
deficiência alimentar é extremamente rara, exceto em condições incomuns (como 
dietas contendo grandes quantidades de açúcares refinados, alcoólatras obtendo 
a maior parte das calorias de bebidas alcoólicas com baixo teor de potássio em 
um estado de fome etc.). Existem mais de 80 genes de mamíferos que codificam 
as subunidades dos canais de potássio. Contudo, os canais encontrados 
em bactérias estão entre os iônicos mais estudados, em termos de estrutura 
molecular. Usando cristalografia de raios-X, percepções profundas foram obtidas 
acerca de como os íons de potássio passampor esses canais e por que os íons 
de sódio (menores) não (SHARMA; AGRAWAL, 2005).
161
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
FIGURA 16 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DOS CANAIS DE POTÁSSIO
FONTE: <http://oms.bdu.ac.in/ec/admin/contents/175_
P16CH21_2020051607351080.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
4.3.4 Sódio
O sódio é o cátion extracelular predominante em todos os animais, 
incluindo seres humanos. Um corpo humano adulto contém cerca de 105g de 
sódio. Aproximadamente, 24% disso está localizado nos ossos e, 65%, no fluido 
extracelular. O equilíbrio do íon sódio é mantido, principalmente, pelos rins, o 
órgão-chave dos equilíbrios hídrico e eletrolítico. O cloreto de sódio (sal) é a fonte 
alimentar predominante. Embora o Cl alimentar excessivo pareça não ter efeito 
prejudicial significativo sobre a saúde, há muitas evidências que ditam que a 
ingestão excessiva de Na + gera pressão arterial elevada (hipertensão) (SHARMA; 
AGRAWAL, 2005).
4.3.5 Cobalto
O cobalto é um elemento essencial para os humanos, embora esteja 
presente apenas em pequenas quantidades, um pouco mais de 1 mg de Co no 
corpo humano adulto. É o principal componente da vitamina B12 (cobalamina).
162
 Fundamentos da Química Inorgânica
FIGURA 17 – ESTRUTURA DA VITAMINA B12 (COBALAMINA)
FONTE: <https://www.scielo.br/pdf/jbpml/v41n5/a07v41n5.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
A vitamina B12, ou cianocobalamina, faz parte de uma família de compostos 
denominados, genericamente, de cobalaminas. É uma vitamina hidrossolúvel, 
sintetizada, exclusivamente, por microrganismos, encontrada em, praticamente, 
todos os tecidos animais, e estocada, primariamente, no fígado, na forma de 
adenosilcobalamina. A fonte natural de vitamina B12, na dieta humana, restringe-se 
a alimentos de origem animal, especialmente, leite, carne e ovos. A vitamina B12 
é sintetizada apenas por bactérias. Ela entra na cadeia alimentar humana a partir 
de fontes animais, como pela carne. A deficiência dietética de cobalto é provável 
apenas entre vegetarianos estritos ou quando o fator intrínseco do estômago, que 
facilita a absorção de B12, está ausente, ou, severamente, diminuído, como é o 
caso da anemia perniciosa (PANIZ et al., 2005).
4.3.6 Ferro
O ferro está envolvido em processos vitais para a maioria dos organismos. 
Normalmente, quantidades muito pequenas estão presentes na maioria das 
células do corpo e em outros fluidos extracelulares. Fisiologicamente, o corpo 
conserva, rigorosamente, o suprimento de ferro, de forma que menos de 0,1% do 
conteúdo de ferro do corpo é perdido diariamente. Em um homem de 70 kg, estima-
se que há cerca de 3,5 g de ferro, o que é distribuído em vários compartimentos 
diferentes, que incluem hemoglobina (67%), ferro de armazenamento (ferritina, 
hemossiderina) (27%), mioglobina (3,5%), em outros tecidos (2,2%) e ferro de 
transporte (0,28%) (MEGERSSA; TESFAYE, 2017).
163
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
O ferro pode ocorrer em diferentes estados de oxidação (variando de -2 a 
+6). No meio biológico, os principais estados de oxidação são Fe+2e Fe+3, mas 
estados mais altos (+4 e +5), geralmente, estão presentes em intermediários de 
ciclos catalíticos de algumas monooxigenases. O potencial redox do par Fe+2e 
Fe+3 é muito variável e pode ser, facilmente, modulado pelo ambiente no qual ele 
se encontra inserido. O Fe3+ é um ácido duro, que prefere ligantes oxigenados, 
como carboxilatos e fenolatos. Os compostos são, praticamente, insolúveis em 
água. Já o FE+2 tem um caráter ácido intermediário, costuma se ligar a ligantes, 
como imidazóis e pirróis, ou àqueles contendo enxofre, formando compostos 
extremamente solúveis em água.
A distribuição de complexos de ferro específicos, em organismos vivos, 
depende, fortemente, da função. Por exemplo, embora existam muitos desses 
complexos diferentes no ser humano médio, as quantidades relativas de cada 
tipo diferem mais de 650 vezes. A quantidade total de ferro em humanos é muito 
grande, com média de mais de três a cinco gramas para um adulto saudável. A 
maior parte do ferro está presente como hemoglobina, a proteína transportadora 
de oxigênio do plasma, com a função de fornecer oxigênio para a respiração. 
Uma quantidade muito menor está presente na mioglobina, uma proteína 
armazenadora de oxigênio nos músculos. Para o transporte, a mais importante 
dessas proteínas que contém ferro é a transferrina, a proteína de ferro no plasma 
que o transfere de locais de armazenamento no corpo para locais onde residem 
as células que sintetizam proteínas. Os maiores consumidores de ferro são os 
glóbulos vermelhos. No entanto, em um determinado momento, relativamente, 
pouco do ferro do corpo está presente na transferrina, da mesma forma que, 
em qualquer momento, em uma grande cidade, apenas uma pequena fração da 
população é encontrada em ônibus ou em táxis. Outros exemplos de proteínas 
que contêm ferro e funções estão incluídos a seguir, para comparação (BERTINI 
et al., 2006).
QUADRO 2 – DISTRIBUIÇÃO MÉDIA DE FE HUMANO
Proteína Função Estado de oxi-
dação do Fe
Quantidade de 
Fe (g)
Percentual total 
(%)
Hemoglobina Transporte de O2 
no plasma
2 2,6 65
Mioglobina Armazenagem de 
O2 muscular
2 0,13 6
Transferrina Transporte de Fe 
no plasma
3 0,007 0,2
Ferritina Armazenamento 
de Fe celular
3 0,52 13
164
 Fundamentos da Química Inorgânica
Hemossiderina Armazenamento 
de Fe celular
3 0,48 12
Catalase Metabolismo H2O2 2 0,004 0,1
Citocromos Transporte de 
elétrons
2/3 0,004 0,1
Outras Oxidases, outras 
enzimas etc.
0,14 3,6
FONTE: Adaptado de Bertini et al. (2006)
FIGURA 18 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA TRANSFERRINA E DA FERRITINA
FONTE: <http://oms.bdu.ac.in/ec/admin/contents/175_
P16CH21_2020051607351080.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
4.3.7 Zinco 
O zinco é, depois do ferro, o metal mais abundante em sistemas biológicos. 
Até o momento, foram identificadas mais de 200 metaloenzimas contendo esse 
elemento. Por suas características químicas, eletrônicas e estruturais, o zinco é 
o exemplo típico de metal associado a processos catalíticos do tipo ácido-base. 
No entanto, participa, igualmente, de sistemas reguladores e estruturais (BARAN, 
2005). É encontrado em mais de 300 enzimas, podendo desempenhar um papel 
catalítico ou estrutural.
Como um componente estrutural e/ou funcional de várias metaloenzimas 
e metaloproteínas, o zinco participa de muitas reações do metabolismo celular, 
incluindo processos fisiológicos, como função imune, defesa antioxidante, 
crescimento e desenvolvimento.
O zinco (Zn) difere dos outros metais de transição, pois contém a camada 
eletrônica “d” completa, e, assim, não participa de reações redox, mas age como 
ácido de Lewis para aceitar um par de elétrons, fazendo com que seja um íon 
estável. Geralmente, complexa-se com aminoácidos, peptídios e nucleotídeos, e 
tem afinidade com grupos tióis e hidrogênio (MAFRA; COZZOLINO, 2004).
165
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
Dedos de zinco são características estruturais de proteínas 
produzidas pela coordenação de Zn a resíduos específicos de 
histidina e cisteína. Uma sequência desses dedos permite que a 
proteína reconheça e se ligue a sequências precisas de pares de 
bases de DNA e desempenhe um papel crucial na transferência 
de informações do gene. Muitas proteínas que se ligam ao DNA 
contêm domínios, cujos aminoácidos estão dobrados em uma única 
unidade estrutural em torno de um átomo de zinco (papel estrutural). 
No dedo de zinco clássico (zinc fingers), um átomo de zinco está 
ligado a duas cisteínas ea duas histidinas. Dentre as cisteínas e as 
histidinas, estão 12 resíduos que formam uma ponta de dedo que se 
liga ao DNA. Através de variações na composição das sequências 
na ponta do dedo, no número e no espaçamento das repetições, os 
dedos de zinco podem formar um grande número de diferentes sítiosde ligação para sequências específicas. 
FONTE: <http://www.quimica.ufpr.br/nunesgg/QIM__PG/
material%20para%20estudo/Quimica%20inorg%E2nica%20
Medicinal_Introducao.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
O zinco é um excelente ácido de Lewis, formando complexos estáveis com 
ligantes, como N e S, e catalisando reações, como hidrólise de éster e peptídeo. 
É usado como formador de estrutura em enzimas e em proteínas que se ligam 
ao DNA. Além disso, há um grande número de proteínas de zinco que se ligam a 
ácidos nucleicos, o que sugere que estes possam estar envolvidos na regulação 
da transcrição de genes e da síntese de proteínas (ATKINS et al., 2010).
FIGURA 19 – UM PAR DE DEDOS DE ZINCO 
INTERAGINDO COM UMA SEÇÃO DE DNA
FONTE: Adaptada de Atkins et al. (2010)
166
 Fundamentos da Química Inorgânica
A química bioinorgânica do zinco é dominada por uma série de fatores: (i) 
o íon Zn2+ é inativo frente a processos redox; (ii) a configuração d10 significa que 
não ocorrem transições d-d (não há espectro de absorção) e os complexos não 
estão sujeitos a efeitos de estabilização de campo ligante. A coordenação e a 
geometria são determinadas, principalmente, pelo tamanho e pela carga dos 
ligantes. O Zn2+ forma complexos estáveis, com ligantes macios, como resíduos 
de histidina e cisteina, geralmente, em ambiente tetraédrico. Os sítios catalíticos 
típicos apresentam três ligantes proteicos e uma molécula de água, enquanto os 
que desempenham papel estrutural se encontram coordenados a quatro ligantes 
proteicos (KAIM; SCHWEDERSKI; KLEIN, 2013).
4.3.8 Cobre 
O cobre é o terceiro metal mais abundante no corpo humano, logo depois do 
ferro e do zinco. O ser humano adulto, normalmente, tem cerca de 100-110 mg 
de Cu. As concentrações mais altas são encontradas no fígado, rim, coração e 
cérebro (SHARMA; AGRAWAL, 2005).
O cobre desempenha um papel importante no nosso metabolismo, 
principalmente, porque permite que muitas enzimas críticas funcionem 
adequadamente. O cobre é essencial para manter a resistência da pele, vasos 
sanguíneos, tecidos epitelial e conjuntivo em todo o corpo. O Cu desempenha 
um papel na produção de hemoglobina, mielina, melanina e, também, mantém 
glândula tireoide funcionando normalmente (OSREDKAR, 2011). 
Foram identificados números relativamente grandes de metaloproteínas que 
contêm cobre. Está associado a sistemas e a processos que envolvem a utilização 
do oxigênio por parte dos sistemas biológicos, aparecendo, no transportador de 
oxigênio, a hemocianina, em diversas oxidases e oxigenases, e no superóxido 
dismutase, presente em sistemas transportadores de elétrons (BARÁN, 1995).
Muitos dos sistemas enzimáticos que contêm cobre apresentam uma intensa 
coloração azul característica de um sítio de coordenação bem definido, razão 
pela qual os estudos mais antigos das cuproproteínas as dividiam em proteínas 
azuis e proteínas não azuis. Por outro lado, com o avanço do conhecimento das 
características estruturais e eletrônicas, foi se impondo uma convenção diferente, 
que é, mais habitualmente, utilizada, e que sugere que pode haver algum tipo 
de centro, o sistema considerado nessa classificação. A convenção em questão 
classifica os compelos de Cu (II), ligados a proteínas, em três grupos, a saber: 
cobre do tipo (I), cobre do tipo (II) e cobre do tipo (III) (BARÁN, 1995). 
167
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
A deficiência funcional do protótipo de Cu, em humanos, é uma doença 
hereditária ligada ao X, chamada de síndrome de Menkes. A síndrome de Menkes 
é uma desordem de origem genética que conduz a uma rápida degeneração 
cerebral, usualmente, acompanhada por convulsões, hipotermia e retardos do 
crescimento (SHARMA; AGRAWAL, 2005).
Os estados de oxidação do cobre são Cu1+ (d10) e Cu2+ (d9), e, normalmente, 
encontra-se ligados a ligantes doadores de nitrogênio (N) e/ou de enxofre (S). 
Os íons Cu2+, relativamente, duros preferem ligantes nitrogenados (enquanto 
os íons Cu1+ são macios e preferem ligantes contendo enxofre como átomo 
doador). O Cu1+ forma complexos com número de coordenação (NC) = 2, 3 e 
4 (tetraédrico), enquanto o Cu2+ prefere NC mais altos, 4 (quadrado planar), 5 
e 6. Ambas as formas têm uma velocidade de troca de ligantes elevada. Uma 
questão intrigante é como a transferência de elétrons pode ser tão rápida entre 
geometrias preferidas tão distintas para os diferentes estados de oxidação (KAIM; 
SCHWEDERSKI; KLEIN, 2013).
Doença de Menkes, também conhecida como síndrome dos 
cabelos encarapinhados, trata-se de uma desordem genética, de 
caráter autossômico recessivo, multissistêmica, neurodegenerativa, 
ligada ao cromossomo X, que afeta os níveis de cobre no organismo, 
levando à carência desse mineral. Estima-se que afete entre 
1:40.000 a 1:350.000 crianças do sexo masculino nascidas vivas. 
A deficiência de cobre livre resultante altera o funcionamento das 
enzimas dependentes de cobre, provocando os sintomas da doença. 
Estes incluem: atraso do crescimento intrauterino e deterioração 
neurológica progressiva, com aparecimento de hipotonia axial, 
espasticidade, convulsões e hipotermia durante os primeiros meses 
de vida. A gliose leva ao desenvolvimento de microcefalia. O cabelo 
apresenta um fenótipo característico: ralo, hipopigmentado, seco, 
torcido e quebradiço. O tratamento consiste na administração 
parentérica de cobre. Quando iniciado precocemente, o tratamento 
previne os sinais neurológicos e aumenta a sobrevida. A incidência 
da doença é de 1/300.000 nascidos-vivos.
168
 Fundamentos da Química Inorgânica
FONTE: <http://www.quimica.ufpr.br/nunesgg/QIM__PG/material%20para%20estudo/
Quimica%20inorg%E2nica%20Medicinal_Introducao.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021
4.3.9 Molibdênio
O molibdênio é o único metal da segunda série dos elementos de transição, 
definitivamente, reconhecido como essencial para os seres vivos. Esse elemento 
é um dos mais abundantes na crosta terrestre. A concentração dele, nas águas 
do mar, é maior do que todos os outros metais de transição com atividade redox. 
Isso explica, em parte, a presença em todas as formas de vida e a importância 
para os processos metabólicos. Na atualidade, conhecem-se muitos sistemas 
enzimáticos contendo molibdênio. Todos eles são, relativamente, grandes e 
complexos, e, usualmente, requerem a participação de múltiplas unidades de 
outros cofatores. A seguir, serão apresentados os sistemas mais conhecidos e 
caracterizados (BARÁN, 1995).
QUADRO 3 – SISTEMAS ENZIMÁTICOS CONTENDO MOLIBDÊNIO
Enzima Reação Cofatores
Nitrogenase Nitrogênio a amônia Fe/S, ATP
Aldeído oxadase Aldeídos a ácidos Fe/S, flavina
Nitrato redutase Nitrato a nitrito Citocromo, flavina
Sulfito oxadase Sulfito a sulfato Fe/S, flavina
Xantina oxadase Xantina a ácido úrico Fe/S, flavina
Formato de 
hidrogenase
Formato a dióxido 
de carbono
Fe/S
FONTE: Adaptado de Barán (1995)
169
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
Como se pode observar, o molibdênio está, basicamente, envolvido em 
processos redox, os quais geram transferência de oxigênio e fixação de nitrogênio.
Acadêmico, agora, surge uma pergunta: Por que se elegeu, esse metal, para 
participar dessas funções?
A questão contém várias respostas que mostram, claramente, a adequação 
e as características únicas desse elemento para participar dos processos. Em 
primeiro lugar, todas essas reações, geralmente, envolvem a transferência de dois 
elétrons, processos nos quais metais da primeira série de transição, dificilmente, 
poderiam estar envolvidos. Por outro lado, em vários deles, também, são 
transferidos grupos “oxo”, e os metais da primeira série são, fortemente, oxifílicos, 
ou seja, é possível, facilmente, ligar átomos de oxigênio. O molibdênio pode 
atuar transferindo dois elétrons em faixas de potenciais, claramente, diferentes 
daquelas nas quais atuam os metais da primeira série de transição. Nessa série, 
as estabilidadesvariam, rapidamente, com as mudanças no estado de oxidação, 
em claro contraste com o que ocorre na segunda série, na qual as modificações 
são mais lentas. Além disso, o molibdênio é apto a ser usado em intervalos de 
estado de oxidação de Mo (III) a Mo (VI). Uma vantagem adicional apresentada 
pelo uso do molibdênio é do tipo mecanismo, visto que as ligações Mo-OH são 
formadas e rompidas com relativa facilidade, o que permite a rápida transferência 
dos grupos OH e dos grupos O. Por fim, apresenta-se uma notável facilidade para 
variar os índices de coordenação entre quatro e seis (BARÁN, 1995).
5 METALOPROTEÍNAS
As proteínas estão envolvidas em um amplo espectro de funções biológicas e 
catalisam uma gama de reações químicas nas células. No entanto, as diferenças, 
nas cadeias laterais dos vinte aminoácidos proteinogênicos, respondem por, 
apenas, a uma proporção da funcionalidade química das proteínas encontradas 
na natureza. A incorporação de cofatores metálicos nos sítios ativos aumenta, 
ainda mais, a diversidade funcional do proteoma (PERNIL; SCHLEIFF, 2019).
Cofator: É uma molécula orgânica ou um íon (geralmente, um 
íon metálico) que é exigido por uma enzima para a atividade. Pode 
ser fixado frouxamente (coenzima) ou firmemente (grupo protético). 
FONTE: <https://www.chemie-biologie.uni-siegen.de/ac/hjd/lehre/
master/bioinorganic_handout.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
170
 Fundamentos da Química Inorgânica
Durante a evolução, diferentes metais foram sendo recrutados para funções 
estruturais e catalíticas com base nas propriedades químicas e na disponibilidade 
natural. Tais cofatores de metal podem ser átomos de metal simples ou compostos, 
aglomerados que contêm átomos de metal e não metálicos ou pequenas moléculas 
organometálicas. Desempenham um papel central na função, na estrutura e na 
estabilidade das proteínas. Assim, a remoção dos metais, ou a substituição por 
outros, frequentemente, leva a uma redução drástica ou à perda da atividade das 
proteínas.
Proteínas com tais cofatores são essenciais para os mais complexos e 
importantes processos, como fotossíntese, respiração e fixação de nitrogênio. Isso 
gera a participação de metais ligados a proteínas no armazenamento de pequenas 
moléculas, no transporte, na transferência de elétrons e na catálise química de 
inúmeras reações.
O termo metaloproteína é usado para designar complexos de metal-proteína 
transitórios ou permanentes que contêm um ou mais átomos de metal na estrutura, 
diretamente ligados à cadeia polipeptídica ou inseridos em uma molécula orgânica 
não proteica, ligada, subsequentemente, à cadeia polipeptídica.
A união de dois aminoácidos forma uma molécula denominada 
de dipeptídeo, e o encadeamento de vários aminoácidos gera 
uma macromolécula proteica chamada de polipeptídeo, ou cadeia 
polipeptídica. 
FONTE: <https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ligacoes-peptidicas.
htm>. Acesso em: 24 abr. 2021.
As metaloproteínas estão envolvidas em funções estruturais e regulatórias, 
mas, também, desempenham funções catalíticas. São, então, referidas como 
metaloenzimas.
Estima-se que um terço de todas as proteínas, na natureza, requer 
metais para desempenhar as funções biológicas, e quase metade de todas as 
enzimas deve se associar a um determinado metal para funcionar. Isso enfatiza 
a importância dos metais na biologia e destaca o papel notável em conferir 
proteínas com propriedades únicas. A dependência de todos os organismos 
171
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
das metaloproteínas surge das propriedades únicas que os metais conferem às 
cadeias polipeptídicas (HOLM; KENNEPOHL; SOLOMON, 1996).
Os metais, nas metaloproteínas, podem formar ligações fortes que, 
normalmente, não se dissociam em condições biológicas e, portanto, mantêm 
a estrutura terciária das proteínas ligando aminoácidos que estão, amplamente, 
separados, na sequência, da cadeia polipeptídica. Além do papel estrutural, os 
metais, também, são necessários para o funcionamento das metaloproteínas 
(PERNIL; SCHLEIFF, 2019).
5.1 FUNÇÃO DO METAL EM 
METALOPROTEÍNAS
Os metais são, comumente, encontrados como constituintes naturais 
das proteínas. A natureza aprendeu a usar as propriedades especiais dos íons 
metálicos para realizar uma ampla variedade de funções específicas associadas 
aos processos vitais (LIPPARD; BERG, 1994).
De acordo com Benite, Machado e Barreiro (2007), uma característica dos 
metais, a qual os torna tão importantes como componentes funcionais e estruturais 
dos seres vivos, é a propensão em perderem elétrons, formando íons com cargas 
positivas que tendem a ser solúveis em fluidos biológicos. Na forma catiônica, os 
metais desempenham as principais funções biológicas. Enquanto íons metálicos, 
apresentam-se deficientes de elétrons. Biomoléculas, como proteínas e DNA, 
são ricas em elétrons. A atração entre essas oposições de cargas conduz a uma 
tendência geral de “íons metálicos interagirem com moléculas biológicas”. A 
seguir, aprenderemos a principais funções dos metais em metaloproteínas.
5.1.1 Transporte de oxigênio
O oxigênio, O2, é uma molécula especial que nem sempre esteve disponível 
para a biologia; na verdade, para muitas formas de vida, é altamente tóxico. Como 
produto residual da fotossíntese oxigenada, que começou com as cianobactérias, 
há mais de dois bilhões de anos, o O2 é uma substância biogênica, que deve a 
existência à captura de energia solar por organismos vivos. A grande vantagem 
termodinâmica de ter um oxidante tão poderoso disponível, sem dúvida, levou 
à evolução de organismos superiores, os quais, agora, dominam a Terra. Na 
verdade, a presença de O2 se tornou tão importante que se tornaram necessários 
sistemas especiais para transportá-lo e armazená-lo. Além da dificuldade em 
172
 Fundamentos da Química Inorgânica
se fornecer O2 aos tecidos, existe o problema de se atingir uma concentração, 
suficientemente, alta em ambientes aquosos. Esse problema é superado 
por metaloproteínas especiais conhecidas como transportadores de O2. Em 
mamíferos, e na maioria dos outros animais e plantas, essas proteínas especiais 
(mioglobina e hemoglobina) contêm um cofator porfirina Fe. Animais, como 
moluscos e artrópodes, usam uma proteína chamada de hemocianina, e alguns 
invertebrados inferiores abarcam um tipo alternativo de proteína Fe, a hemeritrina, 
com um sítio de Fe dinuclear (ATKINS et al., 2010).
Uma função desempenhada, exclusivamente, pelas metaloproteínas, é a 
respiração (LIPPARD; BERG, 1994). Metaloproteínas que realizam o transporte 
de oxigênio, a fixação e a estocagem contêm ferro ou cobre. Existem três classes 
conhecidas de proteínas de transporte de oxigênio: a família hemoglobina-
mioglobina (Fe), as hemocianinas(Cu) e as hemeritinas(Fe) (BENITE; MACHADO; 
BARREIRO, 2007). Seguem as unidades funcionais em três classes de proteínas 
de ligação ao oxigênio.
FIGURA 20 – CLASSES DE PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
FONTE: Adaptada de Lippard e Berg (1994)
173
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
Nessas proteínas, um equilíbrio delicado é alcançado: a molécula de O2 
se liga ao átomo central de ferro ou de cobre sem sofrer uma transferência 
irreversível de elétrons, ou redox, reação que leva à clivagem (quebra) da ligação 
O-O. Na hemoglobina, essas mudanças estruturais desencadeiam movimentos 
sutis das cadeias proteicas, que levam à cooperatividade na captação de oxigênio. 
As outras duas proteínas respiratórias empregam um par de íons metálicos na 
reação de ligação do oxigênio.
5.1.2 Transferência de elétrons
Em todos os casos, exceto em alguns interessantes, a energia para a vida se 
origina, basicamente, do Sol, seja diretamente, na fotossíntese, ou indiretamente, 
adquirindo compostos ricos em energia (combustível) de organismos 
fotossintetizantes. A energia pode ser adquirida através do fluxo de elétrons do 
combustível ao oxidante.Combustíveis importantes incluem gorduras, açúcares e 
H2, e oxidantes biológicos fundamentais apontam O2, nitrato e, até, H. Conforme 
apresentado a seguir, a oxidação dos açúcares pelo O2 fornece muita energia 
(mais de 4 e/V- elétron volt por molécula de O2), e é a razão do sucesso dos 
organismos aeróbios sobre os anaeróbios, os quais, outrora, dominaram a Terra 
(ATKINS et al., 2010).
FIGURA 21 – O ESPECTRO REDOX DA VIDA
FONTE: Adaptada de Atkins et al. (2010)
174
 Fundamentos da Química Inorgânica
6 QUÍMICA BIOINORGÂNICA DE 
METAIS TÓXICOS
Como vimos até agora, os organismos vivos mantêm uma contínua e 
completa interação com o entorno inorgânico no qual se encontram inseridos 
e se desenvolvem os processos vitais. Como consequência da evolução e do 
desenvolvimento, têm conseguido se adaptar a esse meio e gerado mecanismos 
de defesa e de proteção adequados para fazer face às situações de risco.
Devido às profundas transformações, as quais o meio ambiente tem sofrido, 
devido à atividade humana e à exploração continuada e crescente da natureza, o 
meio ambiente começou a colocar problemas perante os quais muitos mecanismos 
de defesa são impotentes ou ineficazes. Esse é, basicamente, o aspecto central 
que se coloca frente aos crescentes problemas de poluição ambiental.
Os elementos que entram no meio ambiente podem ser classificados como 
tóxicos e não tóxicos. Apesar de essa classificação ser muito relativa, como 
vimos, anteriormente, certos elementos essenciais são absorvidos, em excesso, 
pelos organismos, e se transformam em tóxicos ou prejudiciais (BARÁN, 1995). 
Com respeito à toxicidade, além da considerada superdosagem das substâncias 
essenciais à vida, ainda, podemos incluir duas outras classes de elementos 
inorgânicos: aqueles que não são considerados relevantes para a vida, devido à 
baixa abundância ou biodisponibilidade, e aqueles que possuem, exclusivamente, 
efeitos negativos, até o momento (mercúrio (Hg), tálio (Tl), cádmio (Cd) e 
chumbo (Pb)). Muitos metais pesados, potencialmente, tóxicos, como antimônio 
(Sb), estanho (Sn), bismuto (Bi), zircônio, lantanídeos, tório e prata (Ag), são 
bem insolúveis nas formas normais de estado de oxidação sob as condições 
fisiológicas, as quais incluem atmosfera oxidante, pH 7 e concentração de íons 
cloreto [Cl]-, consideravelmente, alta (KAIM; SCHWEDERSKI; KLEIN, 2013).
Mesmo antes da introdução adicional, produzida pelo homem, de substâncias 
tóxicas no meio ambiente, os organismos tiveram que lidar com tais elementos 
“venenosos”, como Cd ou Hg, na forma de uma situação de stress contínuo e 
durante eventos catastróficos (ex.: erupção de vulcões). Para alguns elementos, 
como chumbo, mercúrio (Hg), astato (As) e cromo (Cr), o tipo de composto (o 
ligante ou o estado de oxidação) possui um papel crucial para a toxicidade (KAIM; 
SCHWEDERSKI; KLEIN, 2013).
De acordo com Barán (1995), os mecanismos de toxicidade originados por 
metais estão associados a um ou a mais dos seguintes processos:
 
175
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
• O bloqueio de um grupo funcional essencial de alguma biomolécula, 
incluindo enzimas ou polinucleotídeos. 
• O deslocamento de um metal essencial de uma biomolécula.
• A modificação estrutural de algum sítio ativo importante.
• A ruptura de biomembranas. 
Todos esses mecanismos de toxicidade se baseiam, de alguma maneira, na 
forte capacidade de coordenação do elemento tóxico. Como já vimos, em muitos 
sistemas biológicos, a atividade está ligada com a presença de sítios ativos 
metálicos coordenados a resíduos de aminoácidos (nitrogênios, imidazolina, 
grupos carboxilato, sulfidrila etc.). Consequentemente, o metal invasor pode 
deslocar o elemento essencial dessa posição de coordenação, tornando-o 
inativo ao sistema. Por exemplo, todos os metais pesados tóxicos, como Pb(II) 
(chumbo), Hg(II) (mercúrio), Cd(II) (cádmio) e Ag(I) (prata) se caracterizam 
por formar sulfetos insolúveis, portanto, manifestam uma forte afinidade por 
resíduos de -SH da cisteína e podem bloquear esses resíduos, o que é essencial 
em muitos processos biológicos. Em certas ocasiões, esse simples bloqueio 
consegue produzir modificações estruturais e conformacionais muito importantes 
(TOMA, 2015). Esse é um dos exemplos que sugere que muitos problemas 
básicos, associados à toxicidade dos elementos metálicos, podem ser tratados 
e compreendidos, mediando o emprego de ideias simples, como a comparação 
das constantes do produto de solubilidade e o conhecimento de constantes de 
estabilidade de complexos, das relações de tamanho, dos efeitos ácido-base, das 
características de polarização e dos conhecimentos termodinâmicos e cinéticos 
(BARÁN, 1995).
Outro problema importante é que, como os elementos essenciais, também, 
os tóxicos têm uma determinada rota de absorção e de incorporação nos 
organismos, a qual, eventualmente, é alguma das utilizadas pelos elementos 
essenciais, porém, de todas as maneiras, deve-se conhecê-la para poder, 
eventualmente, bloquear de forma eficiente.
Acadêmico, agora, para finalizarmos, conheceremos algumas características 
dos metais tóxicos.
6.1 MERCÚRIO
O mercúrio fica, em terceiro lugar, pela Agência do Governo dos Estados 
Unidos para Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças, nos elementos ou 
substâncias mais tóxicas do planeta, arsênio e chumbo, que continua a ser 
despejado nos nossos cursos de água e solo, derramado na nossa atmosfera e 
consumido nos nossos alimentos e água. As atividades humanas quase triplicaram 
176
 Fundamentos da Química Inorgânica
Relato histórico: Imperador Qin Shi Huang Di (260 a.C. a 210 
a.C.) e fatos notáveis (exuberância da Muralha da China e grande 
exército de terracota). Ele ingeria poções de mercúrio, preparadas 
pelos médicos e alquimistas em busca da imortalidade. Tumba 
inviolável (repleta de Hg). 
FONTE: <http://www.labcat.unb.br/images/PDF/Aulas/TQIAtual/
Bioinorgnica_3_-_Toxicologia.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
a quantidade de mercúrio na atmosfera e a carga atmosférica está aumentando 
1,5 por cento ao ano. O solo contaminado por mercúrio ou a redistribuição de 
água contaminada tem o potencial de entrar na cadeia alimentar através das 
plantas e do gado (RICE et al., 2014).
O mercúrio é tóxico em qualquer uma das formas, e, por ser altamente móvel, 
a toxicidade desse elemento é um problema mundial. Mesmo na forma elementar, 
tende a ser mais tóxico do que, normalmente, supõe-se, produzindo doenças 
crônicas que afetam, principalmente, aqueles que ainda estão em contato com 
ele, como os trabalhadores das indústrias que o utilizam (processos eletrolíticos 
com células que utilizam cátodos de mercúrio, fabricação de termômetros etc.), ou 
técnicos de laboratório químico. Esses efeitos são, especialmente, importantes, 
quando se trabalha em espaços pouco ventilados, causando vários tipos de 
distúrbios, todos neurológicos (BARÁN, 1995). A toxicidade do Hg tem relação 
com a elevada afinidade desse elemento com grupos que contêm enxofre, como 
os tióis (R-SH), presentes na cisteína, um aminoácido essencial. A constante 
de estabilidade dos complexos de Hg com tióis é superior a 1016, o que torna a 
eliminação muito difícil. Por isso, o tempo de permanência do Hg no organismo 
é muito longo, sendo necessários cerca de 70 dias para a eliminação da metade 
da quantidade existente. Na forma iônica usual, Hg2+ [exemplo: Hg(NO3)2], ele é, 
imediatamente, tóxico, já que essa espécie é, facilmente, solúvel em pH 7, e não 
forma compostos insolúveis com aqueles ânions que são abundantes nos fluidos 
do corpo (KAIM; SCHWEDERSKI; KLEIN, 2013).
177
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
Um método medieval para “melhorar” vinhos de baixa qualidade 
(frutas ácidas), no Império Romano, era evaporá-los em recipientes 
com revestimento de chumbo para obter os xapores.
 
Concentrações nas soluções ácidas dos vasilhames: 15-30mg 
Pb L-1 = envenenamento crônico.
Contramedida: Consumo de manteiga. Limite atual: 500 g/dia. 
FONTE: <http://www.labcat.unb.br/images/PDF/Aulas/TQIAtual/
Bioinorgnica_3_-_Toxicologia.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021. 
6.2 CHUMBO: BASE INORGÂNICA 
DOS EFEITOS TÓXICOS
Esse metal é conhecido há mais de 5.000 anos, e os efeitos tóxicos dele já 
foram apontados por gregos, árabes e romanos. Principalmente, durante o Império 
Romano, devem ter marcado presença envenenamentos contínuos, devido ao 
uso intensivo de jarros e de muitos outros instrumentos de chumbo. Além disso, 
muitos pintores, incluindo Goya, sofreram envenenamento, devido ao contato 
contínuo com tintas baseadas nesse metal. O ar das grandes cidades tem sido, 
cada vez mais, poluído, pela combustão da gasolina, contendo chumbo tetraetila 
como antidetonante. A crescente redução do uso desse aditivo, em muitos países, 
já mostra efeitos positivos nesse sentido.
O Pb (II) tem tendência para se ligar a grupos SH, embora não tão fortemente 
quanto o mercúrio. Por outro lado, interfere em, praticamente, todas as etapas 
da síntese das ferroporfirinas. Em particular, afeta o ácido o-aminolevulínico 
desidratase, que controla um dos estágios principais na formação do anel 
porfirínico, e a ferrocelatase, que catalisa a incorporação de Fe (II) na porfina 
(BARÁN, 1995).
178
 Fundamentos da Química Inorgânica
6.3 CÁDMIO
O cádmio é um metal pesado, altamente reativo, com efeito acumulativo 
no organismo, principalmente, nos rins, no fígado e nos pulmões, provocando o 
aparecimento de patologias diversas. Não possui nenhuma ação essencial aos 
processos biológicos, sendo que a intoxicação ocorre através da inalação e da 
ingestão (MURTA et al., 1997 apud FILHO, 2011).
Na sua forma catiônica normal, como Cádmio (II), esse elemento apresenta 
forte analogia com os elementos essenciais Zn(II) e Ca(II), e, de alguma maneira, 
as analogias dão conta dos principais efeitos tóxicos. Apresenta configuração 
eletrônica d10. Por um lado, consegue deslocar o Zn2+ de alguns dos sítios ativos, 
e, por outro, compete com o cálcio em certos sistemas biológicos. Ainda, pode 
ser incorporado ao osso, ocupando os sítios de cálcio nas apatitas biológicas. Por 
fim, o Cd2+ lembra o Hg2+ na capacidade de se ligar a grupos –SH de cisteínas, 
formando complexos estáveis (BARÁN, 1995).
O Cádmio é capaz de entrar no organismo por via respiratória ou por meio 
dos alimentos. O envenenamento por Cd2+ provoca um grande mal-estar, seguido 
de diarreia e de dores abdominais. Depois, o elemento se acumula nos rins e no 
fígado, comprometendo, gravemente, o estado de saúde (KAIM; SCHWEDERSKI; 
KLEIN, 2013).
FIGURA 22 – (A) ARRANJO TÍPICO DE CISTEÍNA NA SEQUÊNCIA DE AMINOÁCIDOS 
DE METALOPROTEÍNAS DE MAMÍFEROS; (B) LIGAÇÃO DE DOZE TERMINAIS E 
OITO RESÍDUOS DE CISTEÍNA EM PONTE A UM TOTAL DE SETE CENTROS DE CD; 
(C) SÍTIO ATIVO RESULTANTE (CD, S, CLUSTER) DA METALOPROTEÍNA DE RATO
FONTE: O autor
179
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
1950 (Japão): Doença de Itai-Itai: Osteoporose em mulheres 
mais idosas pelo uso de águas de irrigação (contendo compostos de 
Cd) em campos de arroz. Nessa região, havia uma mina de zinco 
desativada, e o cádmio é, sempre, um dos elementos presentes 
nesse tipo de mina. A água da mina foi usada para irrigar as 
plantações de arroz, provocando intoxicação crônica na população. 
Usos do Cd: baterias de Ni/Cd, pigmentos coloridos (CdS e 
CdSe), estabilizantes para plásticos e tratamento de superfícies 
metálicas.
Fontes de Cd: fígado e rins de animais abatidos, cogumelos.
FONTE: <http://www.labcat.unb.br/images/PDF/Aulas/TQIAtual/
Bioinorgnica_3_-_Toxicologia.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
6.4 TÁLIO 
Assim, como o Cádmio compete, essencialmente, com o zinco e o cálcio, 
o tálio, na sua forma mais estável, como Tl(I), compete com outro bioelemento 
essencial, o K(I). Tem uma certa tendência a se ligar a resíduos sulfurados. Ambos 
os aspectos são compatíveis com o comportamento químico geral, o que o torna 
simular ao K(I) e à prata (Ag (I).
Os efeitos tóxicos mais conhecidos são do tipo neurológico, iniciados por 
paralisias progressivas, sendo típicas as gastroenterites e a queda de cabelo nas 
intoxicações crônicas. Devido à analogia com o potássio, é igual a ele, podendo 
chegar a quase todos os lugares do organismo e, dessa maneira, bloquear 
sistemas enzimáticos dependentes do potássio. É capaz de afetar o metabolismo 
do piruvato, essencial para o sistema bioenergético das células nervosas (BARÁN, 
1995).
180
 Fundamentos da Química Inorgânica
Ao contrário do que se espera da conhecida toxicidade, o 
monóxido de carbono é uma das pequenas moléculas mais essenciais 
da natureza. Mesmo em níveis atmosféricos (0,05 - 0,35 ppm), o 
CO é eliminado por uma ampla gama de organismos microbianos, 
para os quais fornece uma fonte de carbono para o crescimento e 
um “combustível” para a energia (CO é um agente redutor mais forte 
do que H2). Duas enzimas incomuns, conhecidas como monóxido 
de carbono desidrogenases, catalisam a rápida oxidação de CO em 
CO2. Aeróbios usam uma enzima que contém um grupo incomum de 
Mo-pterina.
COFATOR MO-PTERINA DAS CO-DESIDROGENASES ENCONTRADAS EM AERÓBIOS
FONTE: Adaptada de Atkins et al. (2010)
Um ligante de sulfido, no átomo de Mo, é compartilhado com um átomo de Cu 
(Cobre), o qual é coordenado com um outro ligante, uma cisteína-S, completando 
o arranjo linear, que é muito comum para Cu (I). Um possível mecanismo para a 
formação de CO2 envolve um dos grupos oxo de Mo (Molibdênio) (VI), atacando 
o átomo C (carbono) de um CO, que é coordenado a Cu (I). Em contraste, certos 
anaeróbios com a capacidade única de viver de CO, como única fonte de energia 
e carbono, usam uma enzima que contém um aglomerado incomum [Ni4Fe-5S]. 
Estudos de difração de raios-X, em cristais da enzima Ni (níquel), incubados 
na presença de HCO3, em diferentes potenciais, revelaram a estrutura de um 
intermediário, mostrando CO2 coordenado por Ni e Fe.
 
181
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
ESTRUTURA DE UM INTERMEDIÁRIO MOSTRANDO CO2 COORDENADO POR NI E FE
FONTE: Atkins et al. (2010) 
Esse intermediário suporta um mecanismo no qual, durante a conversão de 
CO em CO2, CO se liga ao sítio Ni (que é Ni quadrado-planar (II)), e o átomo 
C é atacado por um íon OH que foi coordenado ao átomo de Fe pendente. O 
monóxido de carbono é transportado, em mamíferos, pela hemoglobina, e se 
estima que cerca de 0,6 por cento da hemoglobina total de um ser humano normal 
está na forma carbonilada. O CO livre é produzido pela ação da hemoxigenase, 
uma enzima do tipo P450 que catalisa a primeira etapa da degradação do heme. 
Além de liberar Fe e CO, a decomposição do heme produz biliverdina e bilirrubina, 
os familiares pigmentos verdes e amarelos responsáveis pelo aparecimento de 
hematomas. O monóxido de carbono (CO) parece ser um agente de sinalização 
celular e, em pequenas quantidades, tem importantes efeitos terapêuticos, 
incluindo supressão da hipertensão (pressão alta) e proteção contra a rejeição de 
tecidos após um transplante de órgãos. Portanto, há um interesse considerável 
no desenvolvimento de agentes farmacêuticos, como o complexo solúvel em 
água [Ru (CO) 3Cl (glicinato)], para liberar CO lentamente e complementar a ação 
da heme oxigenasse (ATKINS et al., 2010).
182
 Fundamentos da Química Inorgânica
1 - Uma característica dos metais que os torna tão importantes 
como componentes (funcionais e estruturais) dos seres vivos é 
a propensão que têm em perder elétrons facilmente, formando 
íons com cargas positivas, que tendem a ser solúveis em fluidos 
biológicos.
FONTE: <https://doi.org/10.1590/S0100-40422007000800045>. 
Acesso em: 24 abr. 2021. 
 Com relação à importância dos metais ao sistema biológico, 
analise a seguinte afirmativa:
 
 “Sua importância biológica residena variedade de funções que 
os compostos desempenham, por exemplo, no transporte de 
elétrons em plantas e em animais, no transporte de oxigênio 
no sangue de mamíferos e no armazenamento de oxigênio, 
denominado de mioglobina”.
 
Essas propriedades se referem ao seguinte metal:
 
a) Cobalto. 
b) Níquel. 
c) Zinco. 
d) Ferro.
2 - O cobre é o vigésimo quinto elemento mais abundante na 
crosta terrestre. É o terceiro metal mais abundante no corpo 
humano, logo depois do ferro e do zinco. O ser humano adulto, 
normalmente, tem cerca de 100-110 mg de Cu. As concentrações 
mais altas são encontradas no fígado, no rim, no coração e no 
cérebro. Acerca desse metal, analise as afirmativas a seguir:
I- É o único metal da segunda série dos elementos de transição, 
definitivamente, reconhecido como essencial para os seres vivos.
II- É essencial para manter a resistência da pele, dos vasos 
sanguíneos e dos tecidos epitelial e conjuntivo em todo o corpo. 
III- Tem um papel importante na produção de hemoglobina, mielina, 
melanina e mantém a glândula tireoide funcionando normalmente. 
IV- O cobre também está associado a sistemas e a processos 
que envolvem a utilização do oxigênio por parte dos sistemas 
183
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
biológicos, aparecendo, no transportador de oxigênio, a 
hemocianina, também presente em sistemas transportadores de 
elétrons.
Assinale a alternativa CORRETA:
a) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas. 
b) Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas.
c) Apenas as afirmativas III e IV estão corretas. 
d) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
3 - Carla e André são sadios, mas têm um filho, Thiago, cuja 
aparência é surpreendente, com p cabelo despigmentado e 
eriçado. Infelizmente, essa não é a única anormalidade. Thiago 
apresenta, ainda, atraso do desenvolvimento, degeneração 
encefálica, anomalias arteriais e curvatura dos ossos longos das 
pernas. Carla ficou intrigada com o médico do filho, que retirou 
amostras do cabelo dela e do cabelo do menino, para enviar a 
um laboratório, para exames. Quando os resultados vieram, as 
suspeitas do médico se confirmaram. Thiago possui:
a) Doença de Tay-Sachs.
b) Doença de Menkes.
c) Síndrome de Lesch-Nyhan.
d) Doença de armazenamento de glicogênio.
4 - Dentre as diversas substâncias presentes no nosso organismo, 
estão as metaloproteínas, que são proteínas que contêm um 
ou mais íons metálicos na estrutura. O metal de transição mais 
encontrado nesse tipo de substância é o ferro. Acerca desse 
elemento, são feitas as seguintes afirmativas:
I- Pode ocorrer em diferentes estados de oxidação (variando de -2 a 
+6).
II- Os principais estados de oxidação no meio biológico são Fe+2 e 
Fe+3.
III- O potencial redox do par Fe+2 e Fe+3 é muito variável, e pode ser, 
facilmente, modulado pelo ambiente no qual ele se encontra 
inserido. 
IV- O Fe3+ é um ácido duro que prefere ligantes oxigenados, como 
carboxilatos e fenolatos. Os compostos são solúveis em água. 
Já o Fe+2 tem um caráter ácido macio, e costuma se prender a 
ligantes, como imidazóis e pirróis, ou ligantes contendo enxofre. 
Forma compostos extremamente insolúveis em água.
184
 Fundamentos da Química Inorgânica
Assinale a alternativa CORRETA: 
a) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas. 
b) Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas.
c) Apenas as afirmativas III e IV estão corretas.
d) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
5 - Os metais pesados são elementos químicos que, em maior 
ou menor medida, formam parte da estrutura de tudo que nos 
rodeia, desde a crosta terrestre até o nosso organismo. Acerca 
da toxicologia desses metais, analise as afirmativas a seguir:
I- O chumbo e o cádmio são encontrados em baterias de carros.
II- Os efeitos tóxicos do tálio mais conhecidos são do tipo 
neurológico, iniciados por paralisias progressivas, sendo típicas 
as gastroenterites e a queda de cabelo nas intoxicações crônicas.
III- O cádmio é altamente reativo, com efeito acumulativo no 
organismo, principalmente, nos rins, no fígado e nos pulmões. 
Não possui nenhuma ação essencial aos processos biológicos, 
sendo que a intoxicação ocorre através da inalação e da ingestão.
IV- O chumbo não atravessa a barreira hematoplacentária, de modo 
a expor risco somente a uma gestante.
Assinale a alternativa CORRETA: 
a) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas. 
b) Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas.
c) Apenas as afirmativas III e IV estão corretas. 
d) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES 
Como nós vimos neste capítulo, a química bioinorgânica estuda os metais 
em sistemas biológicos. O campo da bioinorgânica inclui pesquisas acerca da 
absorção de metais pelos organismos, do controle das concentrações de íons 
metálicos, do papel dos metais na manutenção da estrutura das proteínas, das 
reações de transferência de elétrons de metaloproteínas, e assim por diante.
Os processos biológicos dependentes de íons metálicos variam, 
enormemente, em função e complexidade. Por exemplo, do ponto de vista 
bioquímico, potássio, magnésio, ferro, cobalto, cobre, molibdênio e zinco não são 
185
química bioinorgânicaquímica bioinorgânica Capítulo 3 
apenas catalisadores importantes de reações enzimáticas, mas, também, existem 
sistemas proteicos envolvidos no armazenamento, no controle da quantidade, no 
transporte e na incorporação nos respectivos sistemas enzimáticos dos referidos 
metais.
Os metais desempenham um papel vital nas fisiologias humana e vegetal, 
e pesquisas importantes são direcionadas para explorar os mecanismos inter-
relacionados que governam as interações com as biomoléculas. A química 
medicinal bioinorgânica estuda as funções, o processamento, o armazenamento e 
as aplicações de íons metálicos e dos complexos em sistemas biológicos. Assim, 
neste capítulo, apresentamos uma breve discussão a respeito das interações 
de metais com biomoléculas, as quais determinam o acúmulo intracelular. Íons 
metálicos podem cumprir funções essenciais no metabolismo celular ou, em 
certos casos, exercer efeitos tóxicos sobre as células.
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