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1º AULÃO DE RETA FINAL Perito Alagoas (Química e Farmácia) • Análise Instrumental na área Forense • Análise de drogas, explosivos, toxicantes, acelerantes • Técnicas de extração e preparo de amostras • Ligações químicas • Química de coordenação Professores: Diego e Gabriel PLANO RETA FINAL POAL (QUÍMICA E FARMÁCIA) ❑ 4 aulões de revisão de todos os tópicos importantes de química ❑ Apostas para prova ❑ Bizus em PDF e em vídeo para cada tópico de química ❑ Lista de questões no Qconcursos para cada tópico do edital ❑ Planejamento de revisões de reta final Cronograma Principais assuntos abordados/revisados em cada aulão 1º aulão 27/07 (quarta) Química e Farmácia Transmitido pelo Youtube Preparo de amostras e análise instrumental aplicados à toxicologia e química forenses; Ligações e geometria; Química de coordenação. 2º aulão 02/08 (terça) Química e Farmácia Somente inscritos Espectroscopia UV-VIS (atômica e molecular); Espectroscopia no infravermelho; Equilíbrio químico; e Análise volumétrica. 3º Aulão 04/08 (quinta) Química e Farmácia Somente inscritos Reconhecimento de funções orgânicas; Propriedades físicas e químicas dos compostos orgânicos; Reações orgânicas; Cromatografia; Espectrometria de massa (foco no instrumental). 4º aulão 09/08 (terça) Farmácia (parte 01) Química (partes 01 e 02) Somente inscritos Parte 01 (Química e Farmácia): Estatística; Quimiometria e planejamento de experimentos; Validação de métodos. Parte 02 (somente para Perito/Química): Cinética química; e Termodinâmica química. Inscrições Reta Final e Simulado ou neste Link aqui https://drive.google.com/file/d/1B4t1aoxqbtMIxhF5eY2N469Zn5pmzPI1/view?usp=sharing Análises Periciais Laboratoriais Visão geral Prof. Diego Souza Tipos de amostras QUÍMICA FORENSE é a utilização de conhecimentos da química e toxicologia no campo legal e judicial. “Utilização da química e da toxicologia para responder perguntas de interesse legal ou jurídico” Técnicas analíticas disponíveis Titulometria Reações e mudança de cor Gravimetria Transformações e pesagens Espectroscopia de absorção molecular Espectrofotometria UV-VIS Espectroscopia no IV Espectroscopia de absorção molecular Espectroscopia de absorção atômica Espectroscopia de emissão atômica Emissão atômica em plasma (ICP) Métodos cromatográficos (CCD, HPLC e CG) Espectroscopia Raman Espalhamento inelástico da luz Analisador de Fluorescência de Raio X CESPE / CEBRASPE - Perito Criminal/Química Pol. Científica-PE - 2016 As técnicas adequadas para a quantificação de estricnina e de tálio em uma amostra de sangue são, respectivamente, a A) espectroscopia de emissão atômica e a cromatografia gasosa. B) cromatografia gasosa e a espectroscopia de emissão atômica. C) espectroscopia de emissão atômica e a espectroscopia de absorção atômica. D) espectroscopia de absorção atômica e a espectroscopia de emissão atômica. E) cromatografia gasosa e a cromatografia gasosa. Pré-processamento e preparo das amostras Acondicionamento e transporte Lavagem e/ou Secagem Refrigeração ou estoque em local seco Moagem Separação do(s) analito(s) de interesse Avolumação Filtração Amostragem Identificação e/ou quantificação por técnica analítica adequada Adição de reagentes Aplicações Analíticas Perícia Criminal (Estudos de caso) Prof. Diego Souza Estudo de caso Análise de drogas de abuso Exames colorimétricos preliminares: ✓ Fast Blue (vermelho): maconha ✓ Teste de Scott (azul): cocaína ✓ Erlich (violeta): LSD ✓ Simon (azul): MDMA ✓ Marquis: MDMA/MDA (preta), anfetamina ou metanfetamina (marrom); e catinonas (amarelo). Cocaína 20% 80% ? Etapas principais para detecção instrumental: 1. Aliquotagem 2. Solubilização e/ou extração 3. Filtração e/ou centrifugração 4. Diluição 5. Separação, detecção e identificação por CG-MS ou LC-MS E a espectroscopia no infravermelho (FTIR)? Categoria A Categoria B Categoria C Infravermelho Eletroforese Capilar Testes de cor ou de precipitação Espectrometria de Massa Crom. Gasosa Espectroscopia de fluorescência Ressonância Magnética Nuclear Crom. Líquida de Alta Eficiência Imunoensaios Espectroscopia Raman Microcristalização Propriedades físicas e químicas Difratometria de Raios X Marcadores Farmacológicos Espectroscopia UV-VIS Crom. Camada Delgada Apenas Cannabis: Exame botânico morfológico Exame definitivo - Recomendações SWDRUG Scientific Working Group for the Analysis of Seized Drugs ❑ Caso seja escolhida uma técnica A, deve-se aplicar ainda mais uma de outra categoria. ❑ Caso seja aplicada uma técnica B, ainda será necessária a aplicação de duas outras técnicas B ou C, respeitando o mínimo de duas técnicas B entre as três totais. Obs: técnicas hifenizadas são contabilizadas como técnicas separadas (CG-EM: CG e EM). CESPE - Perito Criminal - PCPB - 2021 As figuras a seguir ilustram um cromatograma (1) de uma análise de cocaína por cromatografia gasosa com detecção por espectrometria de massa e (2) os espectros de massa dos eluentes A e B. Uma explicação plausível para a presença de dois picos no cromatograma mostrado no texto 13A6-I é que: A) um pico corresponde ao analito e outro a um padrão interno. B) um pico corresponde ao cloridrato de cocaína e outro à cocaína-base. C) os dois picos correspondem a dois fragmentos de cocaína derivados da espectrometria de massa. D) os dois picos correspondem a dois fragmentos de um padrão interno derivados da espectrometria de massa. E) um pico corresponde ao analito e outro a um padrão externo. Composição de vestígios de explosivos 1) PRÉ-EXPLOSÃO INORGÂNICOS: ✓ Nitratos (NO3 -); ✓ Percloratos (ClO4 -); ✓ Cloratos (ClO3 -); ORGÂNICOS (ex: RDX, HMX, TNT, PETN, TATP, TNB) ✓ Nitro ésteres (C-O-NO2); ✓ Nitraminas (C-N-NO2); ✓ Nitro aromáticos e nitro alifáticos (C-NO2); ✓ Peróxidos (C-O-O-); MISTURAS EXP. (INOR/ORG): NH4NO3 + hidrocarbonetos (ANFO/EMULSÃO); outras combinasções (NH4NO3, KNO3, KCℓO3 Al , S, C, parafina, açúcar). OUTRAS SUBSTÂNCIAS RELACIONADAS: Outras substâncias utilizadas em misturas tais quais metais finamente pulverizado (alumínio e magnésio), enxofre, carvão, açucares, óleo diesel, etc. Cloreto (Cl-); Nitrato (NO3 -); Perclorato (ClO4 -); Cloratos (ClO3 -); carbonato (CO3 2-) e bicarbonato (HCO3 -) oriundos de combustíveis orgânicos, açúcares e carvão; metais oxidados (ex: alumínio); sulfato (SO4 2-), tiossulfato (S2O3 2-) e sulfito (S2-) oriundos de enxofre. 2) PÓS EXPLOSÃO TNT (Trinitrotolueno) TNB (Trinitrobenzeno) TATP (Triperóxido de triacetona) Cromatografia com detecção por Espectrometria de Massa (CG-MS e LC-MS) Exemplos de analitos detectados: enxofre (presente em pólvora), hidrocarbonetos (presentes em emulsão) e explosivos orgânicos (ex: TNT, TATP, PETN). Estes últimos via de grega em Cromatografia Líquida. Cromatograma Espectro de massa TNT Trinitrotolueno Cromatografia iônica (IC) Exemplo de cátions e ânions presentes em explosivos e pós explosão: potássio, amônio, nitrato, clorato, cloreto. Pólvora negra 75% Nitrato de potássio 15% Carvão 10% Enxofre Pesagem, solubilização em água e filtração Cromatografia iônica (IC) Cromatogramas Potássio (K+) Nitrato (NO3 -) Tempo (min) C o n d u ti vi d ad e C o n d u ti vi d ad e Espectroscopias de infravermelho e Raman Espectros1 de infravermelho e Raman para o explosivo orgânico TATP Nitrato (NO3 -) 1 STOKES, Robert J., et al. The fusion of MIR absorbance and NIR Raman spectroscopic techniques for identification of improvised explosive materials in multiple scenarios. In: Optics and Photonics for Counterterrorism and Crime Fighting V. SPIE, 2009. p. 189-200. Espectrofotômetro Raman portátilEspectrofotômetro de infravermelho Análises Toxicológicas PRINCIPAIS EXAMES: 1. ALCOOLEMIA 2. ANÁLISE TOXICOLÓGICA 2.1. Análise Toxicológica de Drogas Facilitadoras de Crimes (Boa Noite Cinderela) em Sangue e Urina 2.2. Análise Toxicológica Sistemática em Sangue, Urina e Vísceras 2.3. AnáliseToxicológica de Drogas de Abuso 2.4. Análise Toxicológica de Agrotóxicos e Pesticidas 2.5. Análise Toxicológica em Objetos 3. CARBOXIHEMOGLOBINA (MONÓXIDO DE CARBONO) Volatilização Headspace CG-FID Extração Pré-concentração Solvente adequado Imunoensaios Análises Instrumentais CG-MS LC-MS Dissolução Adição de reagentes Espectrofotometria UV-VIS Extração por volatilização e detecção por headspace (determinação de voláteis) Pesquisa de álcool em toxicologia Análise Quantitativa (alcoolemia) Análise Qualitativa Ensaio imunocromatográfico Sensível a etilglucuronídeo (EtG) Cromatógrafo a gás acoplado ao Detector de Ionização de Chama (CG-FID) Detecção e Quantificação Ca Mg Fe Zn Cu Mn K P-PO4 3- NO2 - C-org. Pesagem e adição de ácido ou solução extratora Adição de reagentes se necessário Avolumação e diluição das amostras Análise química [elementar] em amostras ambientais Digestão Extração Técnicas: Espectroscopia de Absorção Atômica Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS Espectroscopia de Emissão Atômica em plasma 2Cr2O7 2- (aq) + 3C 0 (s) + 16H + (aq) → 4Cr 3+ (aq) + 3CO2 (g)+ 8H2O Técnicas de Extração e preparo de amotras Aplicados à perícia criminal Prof. Diego Souza Extração líquido-líquido Na extração líquido-líquido (ELL), conhecida como extração por solvente ou partição, um ou mais solutos são particionados entre duas fases imiscíveis, em geral uma fase aquosa (água) e uma orgânica (solvente ou mistura de solventes orgânicos). Essa partição se dá em razão da diferente solubilidade ou afinidade dos analitos entre as duas fases. Extrato (rico em soluto) Extrato (pobre em soluto) Vantagens: • Fácil execução; • Baixo custo; • Rapidez; • Boa versatilidade; • Repetitividade; • Temp. ambiente ou moderada; • Muitas opções de solventes; • Controle de pH e força iônica. Desvantagens: • Consumo de solventes; • Geração de resíduos; • Toxicidade de alguns solventes; • Formação de emulsão (espuma); • pode apresentar baixa eficiência; • Possibilidade por adsorção na vidrarias; • Difícil automação. Estudo de caso - Efeito do pH na extração HIDROSSOLUBILIDADE/LIPOSSOLUBILIDADE THC Ácido 11-nor-delta9 (excretado via urina)Testosterona Cocaína Metilecgonidina CESPE – Perito/Química - PEFOCE A tetraidroarmina apresenta maior solubilidade em solução aquosa ácida que o ácido (9Z)-octadec-9-enoico. Extração em fase sólida Exemplo de aplicação: determinação de opioides, anfetaminas, benzodiazepínicos e barbitúricos a partir de amostra biológica da urina. Para tanto, faz-se o uso da cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (GC-MS). Extração em fase sólida VANTAGENS: • Variedade de solventes; • Menor consumo de solventes; • Elevada recuperação; • Possibilidade de automação. DESVANTAGENS: Variação analítica de diferentes cartuchos; Baixa reprodutibilidade; Uso de solvente tóxico na dessorção; Entupimento de poros. Mecanismo Sorvente Tipo de analito Tipo de matriz Eluente do analito Apolar (fase reversa) - Partição e adsorção C18, C8, C2, cicloexil, fenil, cianopropil, polimérico Grupos funcionais apolares como alquilas e aromáticos Soluções polares (tampão aquoso) Solventes polares como metanol, acetonitrila e água com pH ajustado Polar (fase normal) - Partição e adsorção Sílica, diol, ciano, aminopropil, diamino Grupos funcionais polares como aminas e hidroxilas Solventes apolares, óleos Solventes apolares como hexano e diclorometano Troca catiônica Forte (ácido sulfônico) ou fraco (ácido c Grupos funcionais carregados positivamente como aminas Aquosa, força iônica baixa Tampão como acetato, citrato e fosfato Troca aniônica Forte (tetra alquilamônio) ou fraco (amino) Grupos funcionais carregados negativamente como ácidos orgânicos Aquosa, força iônica baixa Tampão como fosfato e acetato 61 2 3 4 5 Baseado na partição do analito entre a fibra de extração e a matriz (amostra) Microextração de fase sólida (SPME, solid-phase microextraction) Fatores que afetam a extração por SPME: -Dimensões da fibra (comprimento, espessura); -Tipo de fibra; -Temperatura de extração; -Efeito da matriz (presença de sal, pH); -Velocidade de agitação; -Tempo de extração. Estudo de caso 1) holder; 2) fibra exposta de PDMS; 3) vail com amostra; 4) banho aquecido; 5) chapa de aquecimento (95ºC). Frasco com amostras de papéis com possível resquício de gasolina Dessorção térmica no injetor do instrumento a 250ºC por 5 minutos. Detecção de acelerantes Lia Mara Loli. Trabalho de Conclusão de Curso: Estudo comparativo das técnicas de headspace estático e microextração em fase sólida na análise de resíduos de incêndio. UFSC -2004. Cromatograma Microextração de fase sólida (SPME, solid-phase microextraction) VANTAGENS: • Simplicidade; • Baixo custo; • Rapidez; • Ampla aplicação; • Alta sensibilidade; • Não voláteis e voláteis. DESVANTAGEM: • Dificuldade de automação. CEBRASPE Perito PF 2013 - Na microextração em fase sólida, a amostra é passada por uma fibra de sílica modificada, na qual o analito é adsorvido, ocorrendo sua remoção por aquecimento em um sistema conectado a um cromatógrafo a gás. CEBRASPE Perito PF 2013 - Na extração em fase sólida (SPE), uma amostra líquida ou um extrato de amostra é passado pela coluna de SPE, devendo o analito de interesse ser retido na fase adsorvente. CEBRASPE Perito PF 2013 - A coluna de SPE de troca iônica é normalmente usada para compostos que apresentam carga quando em solução. Sendo o composto catiônico, deve-se utilizar coluna de amina quaternária. CEBRASPE Perito PF 2013 - Em geral, para a eluição do analito de interesse retido na coluna de SPE, deve-se utilizar um volume aproximado de 500 mL de um solvente específico ou mistura de solventes. IBFC Perito Toxi PR 2017 - A extração em fase sólida (Solid Phase Extraction, SPE) é baseada no princípio de separação à base de afinidade como cromatografia em fase líquida, consistindo na separação líquido-sólido. IBFC Perito Toxi PR 2017 - A SPE convencional oferece várias vantagens, destacando-se o consumo de menores volumes de solventes em relação à extração líquido-líquido, o menor tempo de operação da técnica, embora haja uma baixa recuperação dos analitos. IBFC Perito Toxi PR 2017 - Tradicionalmente a SPE está disponível nos modos de fase normal, de fase reversa e de troca iônica. No entanto, um dos formatos mais utilizados é o de fase reversa. IBFC Perito RJ 2013 - A extração em fase sólida permite a realização simultânea dos processos de purificação (clean-up) e pré-concentração do analito em matrizes complexas. IBFC Perito RJ 2013 - Uma das desvantagens da extração líquido-líquido é a formação de emulsão. IBFC Perito RJ 2013 - Na extração líquido-líquido, o coeficiente de partição é estabelecido entre a fase aquosa e a fase orgânica e é influenciado pelo solvente extrator, pelo pH da fase aquosa e pela proporção do volume das fases. IBFC Perito RJ 2013 - A extração em fase sólida apresenta baixa seletividade e alta sensibilidade. Ligações Químicas e Geometria Prof. Gabriel Maranhão Ligação iônica Ligação covalente Grande diferença de eletronegatividade: • Um átomo muito eletronegativo • Um átomo com baixa energia de ionização Ligações ocorrem para alcançar a estabilidade (regra do octeto) Pequena diferença de eletronegatividade Ametais e ametais Ametais e Hidrogênio Hidrogênio e HidrogênioAmetais e metais Hidrogênio e metais Transferência de um ou mais elétrons 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 17Cℓ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Compartilhamento de elétrons Gás Oxigênio (O2) Gás carbônico (CO2) Sólidos iônicos Compostos iônicos incluem sais, óxidos, hidróxidos sulfetos e a maioria dos compostos inorgânicos • Nem toda ligação iônica ocorre entre metal e ametal • Nem toda ligação entre metal e ametal é iônica o Mantidos pela força de interação eletrostática entre os íons positivos e negativos Estrutura dos sólidos iônicos Podem se apresentar no estado gasoso,líquido e sólido; Pontos de fusão e ebulição inferiores aos compostos iônicos. Polaridade: podem ser apolar (lipofílica ou hidrofóbica) e polar (hidrofílica); Ligações covalentes formam moléculas e retículos Em geral são maus condutores de energia elétrica e de calor. Exceções: grafita e ácidos em meio aquoso. Formam retículo cristalino; Sólidos (25ᵒC e pressão de 1 atm); Altos pontos de fusão e de ebulição (PF e PE); Elevada dureza; Baixa resistência a impactos. Em geral, solúveis em água sofrem dissociação (cátion e o ânion são separados); Não são bons condutores de corrente elétrica no estado sólido; Bons condutores em estado líquido ou em meio aquoso (na forma dissociada). Compostos iônicos Compostos covalentes Estrutura dos sólidos o Sólidos de rede covalente geralmente apresentam estrutura cristalina. Ex: diamante e grafite Retículo cristalino: 7 sistemas cristalinos: o cúbico (ilustrado acima), tetragonal, ortorrômbico, monocíclico, triclínico, hexagonal e romboédrico. CEBRASPE - Prof. Química - SEDUC-AL - 2021 O fato de o NaCl fundir-se a 801 °C e o MgO fundir-se a 2.852 °C é uma evidência de que os sólidos iônicos são unidos por interações entre cátions e ânions, isto é, ligações iônicas. CEBRASPE - Prof. Química - SEDUC-AL - 2021 Os sólidos iônicos são cristalinos, e os sólidos moleculares são amorfos. CEBRASPE - Prof. Química - SEDUC-AL - 2021 As moléculas se organizam por meio de ligações covalentes entre si para formar os sólidos moleculares. Ligações iônicas ocorrem entre uma espécie eletropositiva e outra eletronegativa. Acerca desse tipo de ligação, é INCORRETO afirmar que IDECAN – Perito Criminal– Químico – PEFOCE - 2021 A) a ligação iônica envolve a transferência completa de um ou mais elétrons de um átomo para outro. B) a força da ligação iônica é diretamente proporcional à carga e ao tamanho dos íons envolvidos. C) os compostos iônicos incluem sais, óxidos, hidróxidos, sulfetos e a maioria dos compostos inorgânicos. D) o número de coordenação e a forma da estrutura do composto iônico são dependentes da razão raio do cátion/raio do ânion. E) Compostos iônicos conduzem eletricidade quando fundidos ou em solução O cálcio é o mineral mais abundante no corpo humano. Uma das formas com que o cálcio ocorre em sistemas biológicos é o trifosfato de cálcio, Ca3(PO4 )2, formando, por exemplo, cálculos urinários. De acordo com a fórmula, o trifosfato de cálcio é constituído pela combinação de átomos em proporções definidas, à custa de ligações A) iônicas e covalentes. B) iônicas e ligações de hidrogênio. C) covalentes, apenas. D) covalentes e dipolo-dipolo. E) iônicas, apenas. Vunesp – Técnico – PC-SP - 2021 Polaridade das moléculas A presença de ligações polares em uma molécula indica que ela é polar? Devemos encontrar o momento de dipolo resultante (simbolizado por μr) para definir sobre a polaridade da molécula: μr = 0 : molécula apolar. μr ≠ 0 : molécula polar. Geometria molecular Modelo da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (RPECV ou VSEPR): ➢ Os pares de elétrons isolados no átomo central se repelem e, por isso, localizam-se o mais distante possível uns dos outros; ➢ Ligações simples e ligações múltiplas (dupla ou tripla) se equivalem; Conclusão: A geometria molecular é definida pela posição dos átomos influenciados pela presença de pares de elétrons isolados no átomo central. Modelo RPECV ou VSEPR - Revisão Geometria molecular Como usar o modelo VSEPR??? 1. Escreva a estrutura de Lewis. 2. Encontre a fórmula VSPER. 3. Identifique a geometria correspondente à fórmula VSPER. AXmEn Fórmula VSEPR: Praticando: Fórmula VSEPR, arranjo e geometria Nº de Coordenação Arranjo Eletrônico Fórmula RPECV Geometria Molecular Exemplo 2 Linear AX2E0 Linear CO2, HCN, BeCl2 3 Trigonal planar AX3E0 Trigonal planar BF3, CO32-, C6H6 AX2E1 Angular (V-Shape) NO2, NO2-, O3 Moléculas diatômicos sempre apresentarão linear (Ex: O2, N2 e H2, Cℓ2 e HCℓ). Fórmula VSEPR, arranjo e geometria Fórmula VSEPR, arranjo e geometria Forças intermoleculares Dipolo induzido < Dipolo permanente < Ligações de hidrogênio < Interação íon-dipolo Forças de dipolo induzido (forças de London ou forças fracas de Van der Waals) Forças de dipolo permanente (dipolo-dipolo ou forças de Van der Waals) Ligações de hidrogênio (ponte de hidrogênio) Efeito da interação intermolecular e área de contato entre moléculas Composto Pelo molecular (u) PE (°C) HF 20 19,5 HCl 36,5 -85 HBr 81 -67 HI 128 -51 Substância Peso molecular (u) PE (°C) Pentano 72 36 Hexano 86 69 Heptano 100 98 Lógica para comparação de PE e PF • Se pesos moleculares não muitos diferentes, então observar a força intermolecular. • Se mesmo tipo de força intermolecular, então observar o peso molecular e ramificações. Forças intermoleculares, área de contato também influenciam em: • Tensão superficial. • Viscosidade. Correção do modelo iônico e covalente ligação química → conjunto de híbridos de ressonância de estruturas puramente iônicas (100% de caráter iônico) e puramente covalentes (100% de caráter covalente Híbridos de ressonância na Molécula de Cl2 Híbridos de ressonância na Molécula de HCl Conclusão: por mais que as ligações nas moléculas de Cl2 e HCl sejam covalentes, a molécula de HCl possui um caráter iônico maior, pois possui uma estrutura ressonante iônica H+ Cl- que contribui para a ligação entre os átomos. Exemplo: Ԧ𝜇 = 𝑞 റ𝑟 Ԧ𝜇 = 1,6. 10−19𝐶 𝑥 0,917. 10−10𝑚 3,33. 10−30 𝐶 Τ𝑚 𝐷 = 4,40𝐷 4,40D ____________ 100% iônica 1,91D____________ X% de caráter iônico A partir da regra de três obtemos X= 43,4% de caráter iônico. Correção do modelo iônico e covalente • ΔX > 1,7: ligação iônica. • 0 < ΔX < 1,7: covalente polar. • ΔX = 0: covalente apolar Poder polarizante: é a capacidade que um cátion possui em distorcer a nuvem eletrônica de um ânion. Ocorre em cátions pequenos e cátions pequenos de carga elevada. Quanto maior for a densidade de carga, ou seja, quanto maior for a carga e menor for o raio do cátion, maior será seu poder polarizante. Exemplos de cátions com alto poder polarizante: Li+, Be2+, Al3+, Fe2+, Ag+, Cu2+ Ordem de cátions de metais alcalinos com maior poder polarizante: Li+ > Na+ > K++ > Rb++ > Cs+ + > Fr+ Ordem de poder polarizante em cátions: Al3+ > Cu2+ > Li+ > Na+ Correção do modelo iônico e covalente Todas as ligações iônicas possuem algum caráter covalente Polarizabilidade: é a capacidade que um ânion tem de permitir que sua nuvem eletrônica seja distorcida (polarizada). Ocorre em ânions volumosos, ou seja, com grande raio atômico. Também assumimos que quanto maior for a carga, maior será a polarizabilidade de um ânion. AlCl3, AlBr3 e AlI3 e FeBr3 são COMPOSTOS COVALENTES AlF3 é iônico Ligações iônicas adquirem progressivamente maior caráter covalente quando há uma maior distorção na nuvem eletrônica do ânion. Exemplos de cátions com alta polarizabilidade: Br-, I-, PO43-. Ordem de poder polarizabilidade em haletos: I- > Br- > Cl-+ F- Correção do modelo iônico e covalente O tipo de ligação que se manifesta entre as diferentes espécies químicas é consequência das propriedades dos átomos participantes dessa ligação. Átomos de elementos que apresentam grandes diferenças de eletronegatividade, por exemplo, tendem a formar ligações iônicas. Desse modo, considere os pares de substâncias apresentados no quadro a seguir: Com base nessas informações, assinale a opção em que são apresentadas as três substâncias que exibem ligações com o maior caráter iônico, cada uma no seu respectivo par. (A) KBr, AlCl3 e AsF3 (B) LiBr, AlCl3 e AsF3 (C) KBr, PCl3 e NF3 (D) LiBr, PCl3 e AsF3 (E) LiBr, PCl3 e NF3 CESPE – Professor de Química- SEDUC-CE - 2013 CEBRASPE - Prof. Química - SEDUC-AL - 2021 Nos compostos formados por cátions e ânions muito polarizáveis, o caráter da ligação química é fortemente covalente. CEBRASPE - Prof. Química- SEDUC-AL - 2021 Cátions e ânions estão mais fortemente ligados no NaCl que no KCl. Idecan - IFCE - Professor Química -2021 As tendências periódicas das propriedades dos elementos se devem às características de distribuição eletrônica de cada elemento em seu “estado fundamental” de energia. Sobre as propriedades periódicas dos elementos, é correto afirmar que A) a polarizabilidade de um elemento é definida como uma medida da tendência de um átomo de atrair elétrons para si em um composto. B) a energia de ionização é definida como a quantidade de energia necessária para fazer com que seja removido um elétron de um elemento na fase líquida, formando um íon, na fase gasosa. C) o raio atômico de um elemento é definido como sendo a distância entre os núcleos de átomos vizinhos. D) quando a diferença de eletronegatividade de dois elementos é alta, seus átomos formam ligações iônicas entre si. Idecan - IFCE - Professor Química -2021 Todas as ligações iônicas têm algum caráter covalente. Considere a formação de uma ligação pela aproximação dos íons X+e Y− até atingir a distância de equilíbrio. Tomando por base a polarizabilidade e o poder de polarização, é correto afirmar que A) um íon Y− volumoso geralmente provocará a distorção do íon X+ pequeno. B) um íon Y− é pouco polarizável se ele for volumoso. C) caso os átomos X e Y tivessem formado íons com cargas relativamente elevadas, isso implicaria um pequeno grau de polarização das espécies. D) um íon X+ pode ter um alto poder de polarização se ele é pequeno e tem número elevado de cargas. Química de Coordenação Prof. Gabriel Maranhão Compostos de coordenação • Característica importante: não perdem sua identidade em solução aquosa, mantendo algumas estruturas complexas que existiam no estado sólido cristalino. • Em geral, no processo de coordenação, o átomo central, que é normalmente um metal, se comporta como ácido de Lewis, recebendo elétrons dos ligantes. Teoria de Werner • Primeiro pesquisador a tentar explicar a formação dos complexos por meio da conhecida teoria da coordenação. Primeiro postulado - Em geral, os elementos apresentam dois tipos de valência. Valência primária (NOX) • A valência do metal corresponde a sua carga; • A valência primária não é direcional, ou seja, a atração eletrostática entre os íons pode acontecer em qualquer direção. Valência secundária ou direcional • O número de valência secundária equivale ao número de ligantes do átomo central (número de coordenação); • Cada metal apresenta um número característico de valência secundária; • A valência secundária é direcional, ou seja, apresenta-se em direções fixas do espaço. Segundo postulado - Os elementos tendem a suprir suas valências primárias e secundárias. Ligações Coordenadas Átomo Central Ácido de Lewis recebe pares de elétrons Ligantes Base de Lewis doa pares de elétrons Observação: Em geral, o átomo central é metálico. Além disso, destaca-se que metais de transição tendem a formar complexos por possuírem orbitais d semipreenchidos, os quais suportam mais pares de elétrons. Formação das ligações coordenadas Importante: a energia desses dois tipos é diferente e, dentro de cada tipo, todos os orbitais apresentam a mesma energia. Teoria do Campo Cristalino (TCC) ➢ É a teoria mais bem aceita para explicação da formação de complexos; ➢ Baseia-se em um modelo eletrostático, no qual os ligantes são considerados cargas pontuais que são atraídos eletrostaticamente pelo metal; ➢ Também existem interações repulsivas entre os elétrons do orbital d e os ligantes (cargas pontuais); ➢ Ocorre desdobramento energético dos orbitais d; e a magnitude do desdobramento energético dos orbitais d depende do arranjo (geometria molecular) e do tipo de ligantes. ( ) Um fator que não afeta o desdobramento do campo cristalino é o estado de oxidação da espécie central. ( ) No modelo da TCC, a interação eletrostática metal‐ligante remove parcialmente a degeneração dos cinco orbitais d que existem no íon metálico isolado. ( ) Os ligantes são considerados cargas ou dipolos pontuais. A sequência está correta em A) F, F, V. B) V, V, F. C) V, F, V. D) F, V, V IDECAN – Professor de Química – SEARH-RN – PEFOCE - 2016 A primeira teoria desenvolvida para explicar de uma maneira mais clara o comportamento dos compostos foi a Teoria do Campo Cristalino (TCC) desenvolvida em 1929 por Hans Bethe e ampliada por Van Vleck (1935). Sobre a teoria, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas Complexos octaédricos ➢ Energia de Estabilização do Campo Cristalino (EECC) – resultante das contribuições de estabilização e desestabilização por elétrons presentes nos orbitais d t2g estabiliza -2/5 Δo eg desestabiliza +3/5 Δo • Geralmente será um metal do 1º período de transição d2 : d3: EECC = (2).(-2/5). Δo EECC = -4/5 Δo ou -0,8 Δo EECC = (3).(-2/5). Δo EECC = -6/5 Δo ou -1,2 Δo • Δo elevado→ ligante de campo forte (complexo de spin baixo); • Δo menor ligante de campo fraco (complexo de spin alto). ➢ Nível eletrônico eg de maior energia; ➢ Nível eletrônico t2g de menor energia. ➢ Coloração dos complexos Ex: [Ti(H2O)6] 3+, t12ge 0 g → t 0 2ge 1 g, ocorre a 493 nm (região do visível), comprimento de onda que corresponde à energia Δo (10 Dq) 243 kJ.mol-1 Fatores que afetam o desdobramento do campo cristalino A) O [CoCℓ6] 3 é diamagnético. B) O [Co(NH3)6] 3+ é paramagnético. C) O Cℓ é um ligante de campo mais forte do que o NH3. D) A energia de desdobramento do campo cristalino é maior para o [Co(NH3)6] 3+ do que para o [CoCℓ6] 3 . E) As diferentes colorações dos complexos em questão decorrem dos diferentes números de elétrons desemparelhados presentes em cada um deles. CEBRASPE - Professor de Química - IFF -2018 Os elementos de transição do “bloco d” da tabela periódica têm como característica formar complexos com colorações e propriedades magnéticas variadas. Por exemplo, o cobalto pode formar os íons complexos [CoCℓ6]3 e [Co(NH3)6]3+. O [CoCℓ6]3 é um complexo de spin alto com coloração laranja; por sua vez, o [Co(NH3)6]3+ é um complexo de spin baixo e coloração amarela. Tendo como referência as informações precedentes e considerando que os compostos diamagnéticos apresentam todos seus elétrons emparelhados e os compostos paramagnéticos possuem elétrons desemparelhados, assinale a opção correta, de acordo com a teoria do campo cristalino. CEBRASPE – Químico – FUB –2011 Considerando-se que o complexo Ni(H2O)6 2+ possui comportamento paramagnético, é correto afirmar que sua geometria é tetragonal distorcida, devido à ocorrência do efeito Jahn-Teller. Os complexos de metais de transição com configuração eletrônica d9 , tais como o complexo [CuCl4] 2-, caracterizam-se pela geometria quadrado planar CEBRASPE – Químico – FUB –2011 Complexos octaédricos ➢ Efeito Jahn-Teller - Distorção tetragonal de complexos octaédricos Sistemas moleculares não lineares em estado eletrônico degenerado são instáveis e, por isso, sofrem algum tipo de distorção para reduzir a assimetria e desfazer a degenerescência. Outra forma de interpretarmos esse teorema é lembrar que sempre que houver ocupação desigual de orbitais eg, haverá distorção. Decorrente desse teorema, podemos dizer ainda que moléculas ou complexos que possuam orbitais eg ou t2g desigualmente ocupados apresentarão distorção, exceto os planares. Situações em que são formados: • Configuração d8 com ligantes de campo forte. • Configuração d4 com ligantes de campo fraco. Complexos quadrado planares Complexos tetraédricos ➢ Os orbitais t2g apresentam energia superior aos orbitais eg. ➢ O desdobramento campo cristalino, representado por Δt, apresenta distanciamento energético de +2/5 Δt para os orbitais t2g e -3/5 Δt para os orbitais eg Condições que favorecem a formação de complexo tetraédrico: • Ligantes volumosos. Isso porque, quanto mais volumoso são os ligantes, mais difícil de acomodá-los espacialmente em torno doátomo central. Em termos técnicos dizemos que há um maior impedimento estéricos; • Metal apresenta NOX baixo. Quanto menor o NOX, menor o desdobramento do campo cristalino; • Quando EECC = 0, ou seja, configurações d0, d10 e d5 em campo baixo; • Quando o valor de EECC é pequeno, o que pode acontecer em configurações d1, d2, d6 e d7; e • Em geral, cloretos, brometos e iodetos com metais de transição foram complexos tetraédricos. Isomeria Isomeria Isomeria geométrica (cis-trans) O isômero meridional (mer) apresenta ligantes iguais em posições adjacentes e o isômero facial (fac) apresentam ligantes iguais em faces triangulares do octaedro Isomeria óptica (cis-trans) Exceções da distribuição eletrônica Nome do elemento Distribuição eletrônica teórica Distribuição eletrônica experimental Cromo Cr: [Ar] 4s2 3d4 Cr: [Ar] 4s1 3d5 Cobre Cu: [Ar] 4s2 3d9 Cu: [Ar] 4s1 3d10 Nióbio Nb: [Kr] 5s2 4d3 Nb: [Kr] 5s1 4d4 Rutênio Ru: [Kr] 5s2 4d6 Ru: [Kr] 5s1 4d7 Ródio Rh: [Kr] 5s2 4d7 Rh: [Kr] 5s1 4d8 Paládio Pd: [Kr] 5s2 4d8 Pd: [Kr] 5s0 4d10 Ouro Au: [Xe] 6s2 4f14 5d9 Au: [Xe] 6s1 4f14 5d10 Platina Pt: [Xe] 6s2 4f14 5d8 Pt: [Xe] 6s1 4f14 5d9 CEBRASPE – Professor de Química – FUB –2022 Sabendo que ZPt = 78, julgue o item que se segue, acerca do complexo [Pt(NH3)2Cl2], cujas estruturas possíveis são mostradas nas figuras 1 e 2. O complexo em questão possui geometria quadrado planar com número de coordenação 4. Prof. Diego Souza prof.diegosouza t.me/profdiegosouza prof.diegosouza Dr. em Química e Perito Criminal Obrigado! Prof. Gabriel Maranhão gb_maranhao Aprovado PCPB (3º) e PEFOCE (8º)
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