Compostos de Coordenação

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Compostos	
  de	
  Coordenação	
  (Complexos)	
  
Histórico	
  
Alfred	
  Werner	
  
(1866	
  –	
  1919)	
  
Sophus	
  Mads	
  Jφrgensen	
  
(1837-­‐1914)	
  
QFL 2129 – Química Inorgânica 2014 
Aula 10 – 
Compostos de Coordenação 
Ligação metal-ligante 
Configurações eletrônicas 
Estruturas e Geometrias 
Isomeria 
Ana Maria da Costa Ferreira 
Alfred Werner 
Prêmio	
  Nobel	
  1913	
  
�� Yh1D/���/EKZ'�E/��
&203/(;2 &25 120(�25,*,1$/
&R&O���1+� $0$5(/2 &203/(;2�/Ò7(2
&R&O���1+� 3Ò5385$ &203/(;2�385385(2
&R&O���1+� 9(5'( &203/(;2�35$6(2
&R&O���1+� 9,2/(7$ &203/(;2�9,2/(7$
7DEHOD���²�&RPSOH[RV�GH�&REDOWR��,,,�
&RP�H[FHomR�GRV�GRLV�~OWLPRV�FRPSRVWRV�GD�7DEHOD�����WRGRV�WrP�FRQ�
GXWLYLGDGH�GLIHUHQWH�H�D�UHDomR�FRP�QLWUDWR�GH�SUDWD��$J12���SURGX]�TXDQ�
WLGDGH�GLIHUHQWH�GH�FORUHWR�GH�SUDWD��4XDGUR�����(VWD�H[SHULrQFLD�GHPRQVWUD�
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SRVWRV��1RYDPHQWH��FRPR�QD�FRQGXWLYLGDGH��RV�GRLV�~OWLPRV�HUDP�EDVWDQWH�
VHPHOKDQWHV��:HUQHU�HQWmR�SURS{V�TXH�R�FREDOWR� �,,,��SRVVXtD�� IXJLQGR�jV�
UHJUDV�GH�YDOrQFLD�YLJHQWHV�QD�pSRFD��VHLV�HVSpFLHV�OLJDGDV�D�HOH�TXH�SRGH�
ULDP�VHU�PROpFXODV�QHXWUDV�RX�kQLRQV��DOpP�GR�tRQ�FORUHWR�TXH�DLQGD�HVWDULD�
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4XDGUR���²�5HDWLYLGDGH�GRV�FRPSRVWRV�GH�FRWDOWR��,,,��FRP�R�QLWUDWR�GH�SUDWD�
3DUD�FRPSOH[RV�FRQWHQGR�VHLV�HVSpFLHV�OLJDGDV�SRGHULDP�VHU�SURSRV�
WDV�DV�HVWUXWXUDV�PRVWUDGDV�QD�7DEHOD����&DGD�XPD�GHODV�FRPSRUWD�XP�
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OLJDGDV�DR�iWRPR�FHQWUDO
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D�PHVPD�IyUPXOD�PROHFXODU��XP�GH�FRU�YHUGH�FKDPDGR�QD�pSRFD�GH�FRPSOH�
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GH�SUDWD��$J&O�
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SULPHLUD�YH]�TXH�XP�TXt�
PLFR� UHFHELD� HVWH� SUrPLR�
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,QRUJkQLFD�� 2� SUrPLR� IRL�
GDGR� HP� ´UHFRQKHFLPHQ�
WR� SHORV� VHXV� WUDEDOKRV�
VREUH� OLJDomR� GH� iWRPRV�
HP�PROpFXODV�HP�TXH�ODQ�
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FDPSRV�GH�SHVTXLVD��SDU�
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PLFR� UHFHELD� HVWH� SUrPLR�
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,QRUJkQLFD�� 2� SUrPLR� IRL�
GDGR� HP� ´UHFRQKHFLPHQ�
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VREUH� OLJDomR� GH� iWRPRV�
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SUREOHPDV� H� DEULX� QRYRV�
FDPSRV�GH�SHVTXLVD��SDU�
WLFXODUPHQWH� HP�4XtPLFD�
,QRUJkQLFDµ�
Exemplos	
  de	
  compostos	
  sinteNzados	
  
Algumas	
  propriedades	
  (ex.	
  diferentes	
  
conduNvidade)	
  	
  
Jorgensen	
  baseou-­‐se	
  na	
  Teoria	
  da	
  cadeia	
  
–	
  Semelhante	
  a	
  cadeia	
  carbônica	
  
Werner	
  -­‐	
  Evidências	
  
experimentais	
  –	
  principalmente	
  
conduNvidade	
  e	
  aNvidade	
  ópNca	
  Respeitando	
  a	
  valência	
  formal	
  –	
  
valência	
  primária	
  	
  
PROPOSTAS	
  DE	
  ESTRUTURAS	
  PARA	
  O	
  COMPOSTO	
  
Não	
  respeitando	
  a	
  valência	
  formal	
  
Segundo	
  Werner	
  alguns	
  metais	
  apresentam	
  uma	
  valência	
  secundária,	
  
chamada	
  de	
  esfera	
  de	
  coordenação.	
  
Compostos	
  de	
  coordenação	
  
Assim,	
  eles	
  podem	
  formar	
  um	
  número	
  de	
  ligações	
  superior	
  a	
  sua	
  valência	
  formal.	
  	
  
Um	
  composto	
  de	
  coordenação	
  pode	
  ser	
  definido	
  como	
  sendo	
  um	
  agregrado	
  mais	
  
ou	
  menos	
  estável,	
  formado	
  quando	
  um	
  metal	
  se	
  liga	
  a	
  íons	
  ou	
  moléculas	
  neutras,	
  
sendo	
  o	
  número	
  de	
  ligações	
  simples	
  e	
  independentes	
  superior	
  a	
  valência	
  formal	
  do	
  
metal.	
  
Exemplo:	
  	
  	
  	
  [Co(NH3)6]	
  Cl3	
  
Metal	
  -­‐	
  	
  Co3+	
  
Ligados	
  ao	
  metal	
  –	
  6	
  moléculas	
  de	
  NH3	
  
Contra-­‐íon	
  –	
  3	
  íons	
  Cl-­‐	
  
A Química de Coordenação nasceu da necessidade de explicar compostos 
com valência maior do que a esperada. 
Ex.: CoCl3 6NH3 
Íon metálico central, Co3+ 
Ligantes amônia, 
coordenados pelos N 
Contra-íons, Cl- 
Esfera de 
coordenação 
Valência	
  
Secundária	
  
Valência	
  primária	
  
Valência	
  primária	
  
Compostos	
  de	
  coordenação	
  	
  [Co(NH3)6]	
  Cl3	
  
	
  
Compostos	
  de	
  Coordenação	
  
Caracterís;cas	
  
Ø  Caracterizam-­‐se	
  por	
  apresentar	
  um	
   íonmetálico	
  central,	
   ligado	
  a	
  moléculas	
  neutras	
  ou	
  
ânions,	
   denominados	
   ligantes.	
   O	
   íon	
  metálico	
   atua	
   como	
  ácido	
   de	
   Lewis	
  e	
   os	
   ligantes	
  
como	
  bases	
  de	
  Lewis.	
  
Ø  Apresentam	
   caracterísNcas	
   espectrais	
   peculiares,	
   com	
   bandas	
   internas	
   do	
   ligantes,	
  
bandas	
  d-­‐d	
  e	
  bandas	
  de	
  transferência	
  de	
  carga.	
  
Ø  Também	
   apresentam	
   propriedades	
   magnéNcas	
   caracterísNcas,	
   com	
   espécies	
  
diamagnéNcas	
   e	
   para	
   magnéNcas,	
   dependendo	
   do	
   estado	
   de	
   oxidação	
   do	
   metal	
   e	
   da	
  
força	
  do	
  campo	
  ligante,	
  formando	
  complexos	
  de	
  alto	
  spin	
  ou	
  baixo	
  spin.	
  
Ø  São	
   formados	
   geralmente	
   por	
   reações	
   de	
   subsNtuição	
   do	
   ligante	
   aqua	
   (solvente)	
   por	
  
ligantes	
  de	
  interesse.	
  
Ø  Apresentam	
  diversas	
  possibilidades	
  de	
  isomeria	
  (geométrica,	
  de	
  ligação,	
  ópNca,	
  etc.	
  
Termos	
  associados	
  aos	
  compostos	
  de	
  coordenação	
  (“complexo”)	
  
Elemento	
  ou	
  íon	
  central	
  =	
  átomo	
  ou	
  íon	
  
(normalmente	
  de	
  metais	
  de	
  transição	
  ou	
  
semimetais)	
  a	
  qual	
  estão	
  ligados	
  às	
  outras	
  
espécies	
  por	
  ligações	
  covalentes	
  coordenadas	
  
Ligante	
  =	
  íon	
  ou	
  molécula	
  neutra	
  ligada	
  
ao	
  elemento	
  ou	
  íon	
  central	
  através	
  da	
  
formação	
  de	
  uma	
  ou	
  mais	
  ligações	
  
covalentes	
  coordenadas.	
  
Elemento	
  coordenante	
  (átomo	
  coordenante):	
  
elemento	
  (ou	
  elementos)	
  do	
  ligante	
  que	
  
efeNvamente	
  cede	
  o	
  par	
  de	
  elétrons	
  para	
  a	
  
formação	
  da	
  ligação	
  covalente	
  coordenada	
  com	
  
o	
  elemento	
  central.	
  	
  
Número	
  de	
  coordenação:	
  número	
  de	
  elementos	
  
coordenantes	
  ligados	
  ao	
  elemento	
  oi	
  íon	
  central.	
  
Conteúdo 
 
1. Compostos de coordenação: histórico e importância 
2. Diferentes ligantes 
3. Estruturas e geometrias 
4. Isomeria 
5. Configurações eletrônicas [Fe(bpy)3]2+ 
Co3+	
  
NH3	
  
:NH3	
  
6	
  :N	
  ligados	
  ao	
  Co3+	
  
número	
  de	
  coordenação	
  =	
  6	
  
Íon	
  de	
  coordenação	
  (íon	
  complexo)	
  =	
  
espécie	
  iônica	
  resultante	
  do	
  conjunto	
  	
  
formado	
  pelo	
  elemento	
  ou	
  íon	
  central	
  e	
  
os	
  ligantes,	
  sendo	
  a	
  carga	
  do	
  íon	
  a	
  soma	
  
do	
  número	
  de	
  oxidação	
  do	
  átomo	
  central	
  
e	
  as	
  cargas	
  dos	
  ligantes	
  
Contra-­‐íon	
  =	
  íon	
  de	
  carga	
  contrária	
  ao	
  íon	
  
de	
  coordenação	
  usado	
  para	
  possibilitar	
  a	
  
neutralização	
  do	
  íon	
  de	
  coordenação,	
  
formando	
  um	
  sal	
  
Composto	
  de	
  coordenação	
  (complexo)	
  e	
  íon	
  
de	
  coordenação	
  (íon	
  complexo)	
  =	
  conjunto	
  
formado	
  pelo	
  elemento	
  central	
  e	
  os	
  ligantes,	
  
podendo	
  ser	
  uma	
  molécula	
  neutra,	
  um	
  ânion,	
  	
  
um	
  cáNon	
  ou	
  um	
  sal	
  
Ligantes:	
  
	
  -­‐	
  Monodentados	
  apresentam	
  só	
  um	
  elemento	
  
coordenante	
  (átomo	
  coordenante)	
  
-­‐	
  Polidentados	
  (agentes	
  quelantes)	
  apresentam	
  mais	
  
de	
  um	
  elemento	
  coordenante	
  (átomo	
  coordenante)	
  
Conteúdo 
 
1. Compostos de coordenação: histórico e importância 
2. Diferentes ligantes 
3. Estruturas e geometrias 
4. Isomeria 
5. Configurações eletrônicas [Fe(bpy)3]2+ 
Co3+	
   :NH3	
  
Contra-­‐íon	
  
Íon	
  de	
  coordenação	
  (íon	
  complexo)	
  
Ligante	
  monodentado	
  
[Co(NH3)6]	
  Cl3	
  
[FeCl3(NH3)3]	
  
[Fe(CN)6]3-­‐	
  
[Co(NH3)6]3+	
  
Ligações	
  nos	
  compostos	
  de	
  coordenação	
  
Ø  Ligações	
  coordenadas	
  entre	
  o	
  metal	
  e	
  os	
  ligantes	
  (íons	
  ou	
  moléculas	
  
neutras)	
  
Ø  Metal	
  comporta-­‐se	
  como	
  uma	
  ácido	
  de	
  Lewis	
  (um	
  receptor	
  de	
  par	
  de	
  elétrons)	
  
Ø  Ligante	
  comporta-­‐se	
  como	
  uma	
  base	
  de	
  Lewis	
  (doador	
  de	
  par	
  de	
  elétros)	
  
Ligações dativas ou de coordenação 
ocorrem quando um ácido de Lewis (um 
receptor de elétrons) recebe um par de 
elétron de uma base de Lewis (um doador 
de elétrons), para formar um aduto. 
Compostos de Coordenação 
Ácidos e bases de Lewis 
Receptores e doadores de pares eletrônicos 
+ 
+ 
Ligações dativas ou de coordenação 
ocorrem quando um ácido de Lewis (um 
receptor de elétrons) recebe um par de 
elétron de uma base de Lewis (um doador 
de elétrons), para formar um aduto. 
Compostos de Coordenação 
Ácidos e bases de Lewis 
Receptores e doadores de pares eletrônicos 
+ 
+ 
Ligações dativas ou de coordenação 
ocorrem quando um ácido de Lewis (um 
receptor de elétrons) recebe um par de 
elétron de uma base de Lewis (um doador 
de elétrons), para formar um aduto. 
Compostos de Coordenação 
Ácidos e bases de Lewis 
Receptores e doadores de pares eletrônicos 
+ 
+ 
Universidade Regional de Blumenau 
Disciplina: Química Inorgânica II 
Prof. Mauro 
 
EXEMPLOS DE LIGANTES MAIS FREQUENTES 
 
Monodentados 
 
Átomo 
Coordenante 
 
Ligantes 
C CO, CN-, R-N=C (isonitrilo) 
 
N NH3, RNH2, NO2-, piridina, N3- (azida), SCN- (tiocianato), 
R-C=N (nitrilo) 
 
P PR3 , PX3 (X = F, Cl, Br) (fosfinas) 
 
As R3As (arsina) 
 
O ONO- (nitrito), OH- , CO32- , SO42- , RCOO- , H2O, 
C2O42- , RO- (alcoolatos), R2O 
 
S RS- , SCN- 
Cl Cl- 
F F- 
Br Br- 
 
 
 
 
 
 
Ligantes Polidentados 
 
Ligante Nome Abrevia- 
tura 
Coorde- 
nação 
 
NH2-CH2-CH2-NH2 
 
 
etilenodiamina 
 
en 
 
bi 
 
 
 
 
 
 
 
 
trietilenotetramina 
 
 
trien 
 
 
tetra 
CH2-CH2-NH2 
CH2-CH2-NH2 
CH2-CH2-NH2 
N 
Ligações dativas ou de coordenação 
ocorrem quando um ácido de Lewis (um 
receptor de elétrons) recebe um par de 
elétron de uma base de Lewis (um doador 
de elétrons), para formar um aduto. 
Compostos de Coordenação 
Ácidos e bases de Lewis 
Receptores e doadores de pares eletrônicos 
+ 
+ 
Universidade Regional de Blumenau 
Disciplina: Química Inorgânica II 
Prof. Mauro 
 
EXEMPLOS DE LIGANTES MAIS FREQUENTES 
 
Monodentados 
 
Átomo 
Coordenante 
 
Ligantes 
C CO, CN-, R-N=C (isonitrilo) 
 
N NH3, RNH2, NO2-, piridina, N3- (azida), SCN- (tiocianato), 
R-C=N (nitrilo) 
 
P PR3 , PX3 (X = F, Cl, Br) (fosfinas) 
 
As R3As (arsina) 
 
O ONO- (nitrito), OH- , CO32- , SO42- , RCOO- , H2O, 
C2O42- , RO- (alcoolatos), R2O 
 
S RS- , SCN- 
Cl Cl- 
F F- 
Br Br- 
 
 
 
 
 
 
Ligantes Polidentados 
 
Ligante Nome Abrevia- 
tura 
Coorde- 
nação 
 
NH2-CH2-CH2-NH2 
 
 
etilenodiamina 
 
en 
 
bi 
 
 
 
 
 
 
 
 
trietilenotetramina 
 
 
trien 
 
 
tetra 
CH2-CH2-NH2 
CH2-CH2-NH2 
CH2-CH2-NH2 
N 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pentaetileno-
hexamina 
 
 
 
 
penten 
 
 
 
 
hexa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ácido 
etilenodiamina-
tetraacético 
 
 
 
 
EDTA 
 
 
 
 
hexa 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dimetilglioxima 
 
 
dmg 
 
 
bi 
 
 
 
 
 
 
 
H+acetilacetona 
 
 
 
 
 
 
 
 
acac 
 
 
 
 
 
 
 
 
bi 
 
N N 
 
 
 
 
 
bipiridina 
 
 
 
bipi 
(bipy) 
 
 
 
bi 
N N 
 
 
o-fenantrolina 
 
 
phen 
 
 
bi 
 
CH2-CH2-NH2 
 CH2-CH2-NH2 
 NH2CH2CH2 
 NH2CH2CH2 
 NCH2CH2N 
CH2-COOH 
 CH2-COOH 
 HOOC-CH2 
 HOOC-CH2 
 NCH2CH2N 
CH3-C-C-CH3 
N N 
OH HO 
CH3-C-CH2-C-CH3 
 O O 
CH3-C-CH2-C-CH3 
 O O - 
Como explicar as ligações químicas em compostos como: 
 
 
[Co(NH3)6]Cl3 
 
K4[Fe(CN)6] 
 
Na[Fe(edta)] 
 
[Ni(en)3]SO4 
 
[Ni(CO)4] 
 
[Co2(CO)8] 
 
Fe4[Fe(CN)6]3 
[Cu(edta)]2- 
[Fe(bpy)3]2+ 
Como explicar as ligações químicas em compostos como: 
 
 
[Co(NH3)6]Cl3 
 
K4[Fe(CN)6] 
 
Na[Fe(edta)] 
 
[Ni(en)3]SO4 
 
[Ni(CO)4] 
 
[Co2(CO)8] 
 
Fe4[Fe(CN)6]3 
[Cu(edta)]2- 
[Fe(bpy)3]2+