1 Inorg IV Aula Experimental Evidenciando o Efeito do Número de Ligantes sobre a Cor dos Complexos de Coordenação

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CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA 
DISCIPLINA DE QUÍMICA INORGÂNICA III 
PROFESSOR ADEMIR DOS ANJOS 
 
 
Aula Experimental: Evidenciando o Efeito do Número de Ligantes sobre a Cor dos 
Complexos de Coordenação 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
Em alguns complexos, um ligante ocupa mais de uma posição de 
coordenação. Assim, mais de um átomo do ligante está coordenado ao metal 
central. Por exemplo, o etilenodiamino (1,2-diaminoetano) forma um complexo 
com íons cobre(II): cada molécula de etilenodiamino está ligada ao cobre por dois 
sítios de coordenação (os nitrogênios da molécula); por esse motivo o 
etilenodiamino é designado ligante ou grupo bidentado (bidentado significa 
literalmente com dois dentes). Forma-se dessa maneira uma estrutura cíclica (no 
presente caso, um par de anéis de cinco membros). Complexos possuindo tais 
estruturas cíclicas são denominados quelatos (chelos é a palavra grega para 
caranguejo). Os quelatos são mais estáveis que complexos com ligantes 
monodentados, pois a dissociação deste tipo de complexo implica na ruptura de 
duas ligações em vez de uma. Quanto maior o número de anéis formados, mais 
estável será o complexo. Os agentes quelantes com três, quatro e seis átomos 
doadores são denominados, respectivamente, ligantes tridentados, 
tetradentados e hexadentados. Um exemplo importante desse último tipo é o 
ácido etilenodiaminotetraacético. Ele se liga ao metal por meio de dois átomos de 
N e quatro átomos de O, formando cinco anéis. Por causa dessas ligações, o 
EDTA (sigla para o ácido etilenodiaminotetraacético) pode formar complexos 
com a maioria dos íons metálicos. Diversos quelatos têm importância biológica. A 
hemoglobina das células vermelhas do sangue contém um complexo ferro(II)-
porfirina. A clorofila das plantas verdes contém um complexo magnésio-porfirina. 
A vitamina B12 é um complexo de cobalto(II) e a enzima citocromo-oxidase 
contém ferro(II) e cobre(II) [1,2]. 
A diferença no número de ligantes ou de átomos doadores ao centro 
metálico é responsável pelas diferentes cores apresentadas pelos complexos, 
assim como a força do campo ligante. Os quelatos na sua grande maioria são 
ligantes de campo forte, ou seja, provocam um grande desdobramento do campo 
cristalino, diferentemente dos ligantes de campo fraco. A magnitude do 
desdobramento do campo cristalino (diferença de energia) entre os níveis pode 
ser facilmente medida registrando-se o espectro UV-Visível do complexo. 
 
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2. OBJETIVOS 
 A presente prática tem como objetivo principal evidenciar o efeito do 
número de ligantes sobre a cor de complexos de níquel(II) (sistema d8) e 
cobre(II) (sistema d9). 
 
 
3. EXPERIMENTAL 
 
3.1. Materiais & Reagentes 
 Solução aquosa 0,15 mol L-1 de cloreto de níquel(II) hexahidratado 
(MM = 237,69 g mol-1; considerar 95% pureza) ou nitrato de níquel(II) 
hexahidratado (MM = 290,79 g mol-1; considerar 97% pureza). Solução aquosa 
0,15 mol L-1 de cloreto de cobre(II) dihidratado (MM = 170,48 g mol-1; considerar 
95% pureza) ou nitrato de cobre(II) trihidratado (MM = 241,60 g mol-1; 
considerar 97% pureza). Solução aquosa 0,15 mol L-1 de etilenodiamino 
(MMetilenodiamano = 60,10 g mol
-1; detilenodiamino = 0,898 g cm
-3; considerar 100% 
pureza), solução aquosa de ácido clorídrico 25% ou solução aquosa de ácido 
nítrico 25%, água destilada. 
 Balança analítica, espátulas, balões volumétricos de 25 mL, balões 
volumétricos de 100 mL, tubos de ensaio de 20 ou 25 mL (preferivelmente com 
tampa), béqueres de 5,0 ou 10 mL (para pesagem dos sais), pipetas volumétricas 
de 2,0 mL, pipetas volumétricas de 5,0 mL, pipetas volumétricas de 10 mL, 
pipetas volumétricas de 15 mL, pipetas Pasteur com marcação, buretas de 50 mL, 
suporte universal, garras. 
 
 
3.2. Metodologia [3,4] 
 
a) Prepare 25 mL de uma solução aquosa 0,15 mol L-1 de cloreto de níquel(II) 
ou nitrato de níquel(II). 
b) Prepare 25 mL de uma solução aquosa 0,15 mol L-1 de cloreto de cobre(II) 
ou nitrato de cobre(II). 
c) Prepare 50 mL de uma solução aquosa 0,15 mol L-1 de etilenodiamino (tome 
cuidado a etilenodiamina é corrosiva e tóxica por inalação: realize os 
procedimentos em capela com auxílio de luvas e óculos de segurança!). 
Transfira esta solução para uma bureta instalada na capela. 
d) Coloque, com auxílio de uma pipeta volumétrica, 5,0 mL da solução de 
cloreto de níquel(II) ou nitrato de níquel(II) em quatro tubos de ensaio 
com capacidade de 20 ou 25 mL (preferivelmente com tampa). 
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e) Levar os tubos para a capela onde se encontra a bureta contendo a solução 
de etilenodiamino. 
f) Acrescente, ao primeiro tubo, 5,0 mL da solução de etilenodiamina, ao 
segundo 10 mL e ao terceiro 15 mL da mesma solução. O quarto tubo 
servirá como um branco para comparação das cores. 
g) Anote as cores observadas. 
h) Lembre-se que o etilenodiamino é um ligante bidentado e de campo forte, e 
que os íons Ni2+ (sistema d8) podem formar compostos com número de 
coordenação 4 ou 6. Como o ligante é relativamente volumoso e rígido, 
devem se coordenar apenas duas moléculas de etilenodiamino (após a 
adição do volume total do ligante), com as posições apicais (caso 
octaédrico) sendo ocupadas por moléculas de água; entretanto, é 
perfeitamente plausível que ocorra a formação de uma geometria quadrado 
planar contendo apenas interações entre o íon metálico e os nitrogênios 
amínicos do ligante en. 
i) Tome aproximadamente metade de cada uma das soluções formadas no 
passo (f) e acrescente, a cada uma, gota a gota, uma solução de ácido 
clorídrico 25% (se tiver utilizado o cloreto de níquel) ou solução de ácido 
nítrico 25% (se tiver utilizado o nitrato de níquel), até que a cor original 
da solução original de níquel tenha sido restabelecida. Anote o volume de 
ácido utilizado. 
j) Repita os procedimentos anteriores substituindo a solução de níquel pela 
solução de cloreto de cobre(II) ou nitrato de cobre(II) (Cu2+ = sistema 
d9). Neste caso, diferente do níquel(II), pode se formar (ao final da adição 
total do ligante) o complexo octaédrico contendo três moléculas de 
etilenodiamino. 
 
 
4. QUESTÕES 
 Equacione todas as reações. 
 Mostre todos os cálculos realizados no preparo das soluções. 
 Quais conclusões podem ser obtidas a partir dos dados experimentais? 
 Quais os produtos formados em cada caso? Desenhe a estrutura dos 
complexos formados e os nomeie. 
 Indique qual o número de coordenação e a geometria ao redor dos íons 
metálicos nos complexos formados. 
 Calcule a EECC e o “spin only” para cada complexo. 
 Em qual caso, tanto para o experimento com níquel quanto para o cobre, foi 
necessário utilizar-se mais ácido? Por quê? 
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 Faça as configurações eletrônicas para os metais no estado livre e para os 
respectivos íons metálicos. 
 
 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
1. HUHEEY, J. E. Inorganic Chemistry-Principes of structure and reactivity. 3ª 
ed. São Paulo: Ed. Harper & Row do Brasil, 1983. 
2. LEE, J. D. Química Inorgânica não tão Concisa. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 
1999. 
3. PATNAIK, P. Handbook of Inorganic Chemicals. 3ª ed. New York: Ed. McGraw-
Hill, 2003. 
4. dos Anjos, A. Roteiros para Química Inorgânica Experimental. Personal 
Manuscript. Naviraí, 2009.