Aula 01 - Equilíbrio de formação de complexos

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24/08/2020
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Instituto de Química
Professor e coordenador:
Rodolfo S. Barboza (sala 510 – G8)
rodolfosb@iq.ufrj.br
Química Analítica Clássica II – IQA-241
Equilíbrio de formação de complexos
Plano de aula
 Equilíbrio de formação de complexos (aspectos 
gerais); 
 Constantes de formação sucessivas e global;
 Especiação/Frações de espécies.
 Equilíbrio Químico (revisão); 
IQA-241
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Equilíbrio químico (Revisando)
Considerando a reação:
a A + b B c C + d D Reação 1
Reagentes Produtos
c C + d D a A + b B
Reagentes Produtos
Reação 2
Podemos representar em uma única equação
química os processos acima descritos:
a A + b B c C + d D
Direta
Inversa
VDireta = KDireta × [A]a × [B]b
VInversa = KInversa × [C]c × [D]d
VDireta = VInversa
No EQUILÍBRIO as velocidades das reações 
direta e inversa são iguais
KD × [A]a × [B]b = KI × [C]c × [D]d
Keq. = KD = [C]c × [D]d
KI [A]a × [B]b
Proposta em 1864 como “Lei da ação das massas”.
Variações de 
quantidades das 
substâncias de um 
sistema reversível.
V
V
Equilíbrio químico (Revisando)
IMPORTANTE:
HA + C A- + HC+
K1 = [A-] × [H3O+]
[HA]
K2 = [HC+]
[H3O+] × [C]
HA + H2O A- + H3O+ K1
H3O+ + C HC+ + H2O K2
K3?
K3 = [A-] × [HC+]
[HA] × [C]
K1 = [A-]
[H3O+] [HA]
K2 × [H3O+] = [HC+]
[C]
K3 = [A-] × [HC+] 
[HA] [C]
Substituindo:
K3 = K1 × K2 × [H3O+]
[H3O+] 
K3 = K1 × K2
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Equilíbrio químico (Revisando)
Acidez e Basicidade (Relembrando)
Ácido: substância que atua
como aceptor de par de
elétrons.
Base: substância que atua
como doadora de par de
elétrons.
Gilbert N. Lewis (1923)
Equilíbrio de complexação
A teoria de Lewis nos permite estudar reações envolvendo espécies metálicas na forma de
íons, por meio de reações de complexação, onde o íon metálico atua como um ácido de Lewis
que recebe um par de elétrons de uma base de Lewis, que é denominada como “Ligante”.
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Complexos ou compostos de coordenação
Um composto de coordenação ou complexo
consiste num átomo ou íon central, geralmente metálico,
que faz ligações covalentes coordenadas com um número
definido de grupos (átomos, moléculas ou íons)
arranjados em volta dele com uma estereoquímica bem
definida.
íon metálico central, Co3+
Esfera de 
coordenação
Ligantes monodentados x Ligantes multidentados
Monodentados
Amônia (NH3)
Bidentado
Etilenodiamina (C2H8N2)
Hexadentado
EDTA (C10H16N2O8)
Ligante
contra-íons
Ligações coordenadas
 O termo quelato é derivado de
uma palavra grega que significa
garra.
 Dentado (do latim dentatus)
significa ter projeções
semelhantes a dentes.
Complexos ou compostos de coordenação
Teoria do campo cristalino
Teoria do campo ligante
Diamagnetismo Paramagnetismo
Complexo Complexo
Balança
[CoCl(NH3)5](NO3)2
[CoBr(NH3)5](NO3)2
[CoI(NH3)5](NO3)2
[Co(NO2)(NH3)5](NO3)2
[Co(SO4)(NH3)5]NO3
[Co(CO3)(NH3)5]NO3
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Complexos ou compostos de coordenação
As constantes de equilíbrio para o processo de
formação de compostos de coordenação (ou
complexos) são chamadas de constantes de
formação (Kf) ou de estabilidade (Kest).
Constantes de formação
M + L ML Kf1
ML + L ML2 Kf2
ML2 + L ML3 Kf3
MLn-1 + L MLn Kfn
β1 = [ML] = Kf1
[M] [L]
β2 = [ML2] = Kf1×Kf2
[M] [L]2
β3 = [ML3] = Kf1×Kf2×Kf3
[M] [L]3
βn = [MLn] = Kf1×Kf2...Kfn
[M] [L]n
M + L ML
M + 2 L ML2
M + 3 L ML3
M + n L MLn
M ML ML2 ML3 MLn
Espécies possíveis
Especiação / frações de espécie
Ag+ + NH3 [Ag(NH3)]+ Kf1 = [[Ag(NH3)]+] = 2,5×103
[Ag+] [NH3]
[Ag(NH3)]+ + NH3 [Ag(NH3)2]+ Kf2 = [[Ag(NH3)2]+] = 1,0×104
[[Ag(NH3)]+] [NH3]
Ag+ + 2 NH3 [Ag(NH3)2]+ β2 = Kf1 × Kf2 = [[Ag(NH3)2]+] = 2,5×107
[Ag+] [NH3]2
(amin)prata
di(amin)prata
Exemplo: Complexo de prata e amônia
Como calcular as concentrações das espécies de prata no sistema?
Ag+ [Ag(NH3)]+ [Ag(NH3)2]+
Frações de espécie
(α)
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Especiação / frações de espécie
Frações de espécie (α)
αAg+ = [Ag+] 
Canalítica
Fração = Parte 
Todo
[Ag+] [Ag(NH3)]+ [Ag(NH3)2]+
[Ag+] [Ag(NH3)]+ [Ag(NH3)2]++ + = Canalítica
Partes: 
Todo: 
Fração de prata livre no sistema (não complexada)
= [Ag+] 
[Ag+] + [[Ag(NH3)]+] × [[Ag(NH3)2]+]
= 1 
+ 1 + [[Ag(NH3)]+] + [[Ag(NH3)2]+]
÷ [Ag+] 
[Ag+]
[Ag+] [Ag+]
Kf1 × [NH3]
ou
β2 × [NH3]2
Kf1 × Kf2 × [NH3]2αAg+ = 1 
1 + Kf1 × [NH3] + Kf1 × Kf2 × [NH3]2
Concentração de amônia livre no sistema.
Das expressões 
de Kf1 e β2
Especiação / frações de espécie
Fração de prata livre no 
sistema (não 
complexada)
αAg+ = 1 
1 + Kf1 × [NH3] + Kf1 × Kf2 × [NH3]2
Ag+
Fração do complexo 
(amin)prata no sistemaα[Ag(NH3)]+ = Kf1 × [NH3] 
1 + Kf1 × [NH3] + Kf1 × Kf2 × [NH3]2 [Ag(NH3)]+
Fração do complexo 
di(Amin)prata no sistemaα[Ag(NH3)2]+ = Kf1 × Kf2 × [NH3]2
1 + Kf1 × [NH3] + Kf1 × Kf2 × [NH3]2 [Ag(NH3)2]+
Usando os mesmos passos matemáticos na dedução de αAg+, ache as expressões para o cálculo de α[Ag(NH3)]+ e α[Ag(NH3)2]+. 
αM
αML
αML2
[L] [L]2
[L]
[L] [L]2
[L]2
[L] [L]2
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Especiação / frações de espécie
0
0,5
1
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
F
ra
çã
o
 d
e
 e
sp
é
ci
e
, a
lfa
log [NH3]
αAg+
α[Ag(NH3)]+
α[Ag(NH3)2]+
Diagramas de distribuição
Kf1 = 2,5 × 103
Kf2 = 1,0 × 104
Especiação / frações de espécie
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
fr
a
çã
o
 d
e
 e
sp
é
ci
e
, l
o
g
(a
lfa
)
log [NH3]
Log αAg+
Log α[Ag(NH3)]+
Log α[Ag(NH3)2]+
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