Compostos de Coordenação e Teoria Ácido-Base de Pearson

Prévia do material em texto

Aula 8
Ácidos e Bases
Teoria ácido-base de Pearson (1963)
Compostos Duros: Pouco Polarizável 
Raio pequeno, elevada carga nuclear 
efetiva, elevada carga positiva 
(ácidos), baixa carga negativa (ânions)
H+, Fe3+, Al3+, 
H2O, O
2-, F-, RO-
Compostos Moles: Muito Polarizável 
Raio grande, baixa carga nuclear 
efetiva, baixa carga positiva (ácidos), 
elevada carga negativa (ânions)
Cu+, Ag+, Pb2+, Au+, 
R3P, S
2-, I-, RS-
Ácidos e Bases
Teoria ácido-base de Pearson (1963)
CH3HgF + HSO3
- CH3HgSO3
- + HF K = 103
CH3HgOH + HSO3
- CH3HgSO3
- + H2O K = 10
7
SO3
2- + HF HSO3
- + F- K = 104
OH- + CH3HgSO3
- CH3HgOH + SO3
2- K = 10
Ácidos e Bases
Teoria ácido-base de Pearson (1963)
HI + NaF HF + NaI K 
AlI3 + 3 NaF AlF3 + 3 NaI K 
TiF4 + 2 TiI2 TiI4 + 2 TiF2 K
Indique se a constante das reações abaixo é maior ou menor que 1.
Compostos de Coordenação
Werner (1863) - Nos primeiros trabalhos, tentava-se entender e/ou
buscar novos compostos com novas cores, geometrias, estados de
oxidação do metal, número de coordenação do metal.
Descobriu-se, por exemplo, compostos que apresentam propriedades
magnéticas interessantes, atividade biológica, aplicações como
medicamentos e como catalisadores. Isto são apenas alguns
exemplos dos interesses que esta área da química pode despertar.
Compostos de Coordenação
1º sintetizado
Forma ativa – cis
Interação em certas porções do DNA, impedindo a reprodução das células.
Hemoglobina
Compostos de Coordenação
O que é um composto de coordenação?
Complexo: átomo ou íon (cátion) metálico central rodeado por uma série de 
ligantes com estereoquímica definida
Ligantes: Íons (ânions) ou moléculas que podem ter existência independente
e tem pelo menos um átomo doador
Átomo doador: átomo ligado diretamente ao íon central, que apresenta pares 
de elétrons que possam ser compartilhados. 
Compostos de Coordenação
O que é um composto de coordenação?
O complexo pode ser o resultado da formação de uma base de Lewis com um 
ácido de Lewis.
Hexaminonocobalto(III)
Compostos de Coordenação
O que é um composto de coordenação?
Diferem dos sais duplos porque em solução seus íons conservam a identidade:
Hexacianoferrato(II) de potássio Cloreto de tetraaminocobre(II)
Compostos de Coordenação
Esfera de coordenação: composta pelo elemento central e os grupos
coordenativos
Cloreto de hexamincobre (II)
Número de coordenação: número de espaços disponíveis em torno da
espécie central. Cada espaço é ocupado por uma espécie coordenativa
chamado ligante. Ou seja, número de átomos doadores diretamente
ligados ao elemento central.
Compostos de Coordenação
Ligantes: grupos coordenativos que se ligam à espécie central a
partir de um átomo doador.
Monodentado
Bidentado
Tridentado
Polidentados
Classificação de acordo com 
o número de átomos ligados 
à espécie central
Compostos de Coordenação
Ligantes ambidentados: 2 ou mais átomos doadores diferentes, mas que 
não se ligam ao mesmo tempo à espécie central. Ou seja, podem se 
coordenar de diferentes maneiras ao centro metálico. 
Agentes quelantes: ligantes com mais de um átomo doador e que formam um 
anel ao se ligarem à espécie central formal um anel. Chamados sequestradores 
de íons. Formam os Quelatos.
Polifosfato
ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA)
Compostos de Coordenação
Ligantes em ponte: funcionam como ponte entre dois ou mais 
centros coordenativos. São indicados pela presença da letra μ
seguida pelo seu nome. Caso haja duas ou mais pontes idênticas 
indicam-se os prefixos bis-μ ou di-μ, etc.
Íon μ-hidroxobis[pentacarbonilcromo(III)] Íon di-μ-hidroxobis[tetraaquoferro(III)]
O uso de colchetes “[ ]” indicam quais os ligantes estão diretamente ligados 
ao centro metálico.
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 2  Linear
• Comum para íons de elementos grupos 11 e 12 como Cu(I), Ag(I), Au(I), 
Hg(II). Ex.: [AgCl2]
-, [Hg(CH3)2] e [CuCl2]
- .
NC 3  Trigonal Plana
• É mais comum para os mesmos íons dos grupos 11 e 12: Cu(I), Ag(I), Hg(II), 
Au(I). Ex.: [Cu(CN)3]
2-; [Ag(PPh3)3]
+; [Pt(P(Ph3)3]
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 4  Tetraédricos (Td) e Quadrada Plana (QP)
• Td: Ocorre com metais representativos e metais de transição d0, d1, d2, d5 a d10
(exceto d8). Não se conhecem com d3; para d4 somente com ligantes 
volumosos. Ex.: [MnO4]
- (d0); [RuO4]
- (d1); [FeO4]
2- (d2); [MnCl4]
2- (d5); [FeI4]
2-
(d6); [CoCl4]
2- (d7).
• QP: configuração d8, como no caso de Rh(I), Ir(I), Pd(II), Pt(II), Au(III).
• Complexos de Ni(II) podem ou não ser quadrado – planos, dependendo do 
ligante. 
[NiBr4]
-2 [Ni(CN)4]
-2
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 5  Bipirâmide Trigonal (BPT) e Pirâmide de Base Quadrada (PBQ)
• Não há diferença como para NC 4, porque a diferença na energia de 
estabilização para as duas estruturas é relativamente pequena.
• É comum encontrarmos complexos BPT, PBQ, e ainda muitas outras 
estruturas que são altamente distorcidas, ou seja, estão entre uma BPT e 
um PBQ. 
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 6  Octaédrica (Oh) e Prisma Trigonal (PT)
• 6 é número de coordenação mais comum e a geometria octaédrica é a mais 
encontrada. 
• Maioria dos compostos hexacoordenados são octaédricos. 
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 7  bipirâmide pentagonal (BPP), octaedro encapuzado (Oh capuz) e 
prisma trigonal encapuzado (PT capuz) 
• encontrados para alguns metais da série 3d porém são bastante comuns para 
metais das séries 4 e 5d, onde os átomos são maiores podendo acomodar mais 
que 6 ligantes.
• As geometrias encapuzadas são mais comuns, porém a de menor energia (menor 
repulsão) é a bipirâmide pentagonal.
BPP Oh capuz PT capuz
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 8  Dodecaedro, Antiprisma quadrado e Cúbica (muito raro)
• Dependendo dos cátions, o complexo [M(CN)8]
3- e [M(CN)8]
4-, M = Mo, W 
podem apresentar geometria dodecaédricas ou antiprisma quadrado.
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 9  Prisma Trigonal triencapuzada. 
• Importante para metais bloco d volumosos e com ligantes pequenos. 
Compostos de Coordenação
Número de coordenação e Geometria
NC 10 e 12  Poliédrica
• encontrados tipicamente em complexos do bloco “ f ” quando ligantes sem 
impedimento estérico significativo estão presentes. 
Compostos de Coordenação
Última aula....
O que é um complexo
Tipos de ligantes
Geometrias a partir do NC
Compostos de Coordenação
Isomeria
Isômeros: espécies contendo a mesma composição estequiométrica e a 
mesma massa molar (mesma fórmula química), mas que apresentam alguma 
característica que permite distinguir umas das outras por algum método 
físico ou químico. 
• Isômeros Estruturais ou de constituição: distinguidos por diferentes 
ligações entre seus átomos. 
• Estereoisômeros ou Isômeros de Configuração: distinguidos pelos 
diferentes arranjos dos átomos no espaço. 
Compostos de Coordenação
Isomeria
Isômeros
(mesma fórmula, propriedades diferentes) 
Isomeria Estrutural
(Ligações diferentes)
Isomeria Espacial
(Mesmas ligações, arranjos 
diferentes)
Isomeria de Ionização
Isomeria de Hidratação
Isomeria de Coordenação
Isomeria de Ligação
Isomeria Geométrica
Isomeria Ótica
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria de ionização: Pode ocorrer para complexos com carga 
(complexos de esfera externa). Neste tipo de isomeria há o 
intercâmbio entre um dos ligantes da esfera interna com o contra-íon da 
esfera externa. 
[CoBr(NH3)5]SO4 e [Co(SO4)(NH3)5]Br
• podem ser identificados através de testes químicos através da precipitação de 
sulfatos e brometos iônicos. 
• espectroscopia no infravermelho
Compostos de Coordenação
Isomeria Isomeria de hidratação: Aplica-se somente a cristais. Diferem entre si 
quanto a presença de uma molécula de água coordenada diretamente ao 
íon metálico ou na forma de solvente livre (esfera externa).
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria de coordenação: resulta da da troca de ligantes entre 
complexos catiônicos e aniônicos de diferentes íons metálicos presentes 
em um sal. Ou seja, uma fórmula molecular pode gerar diferentes 
compostos de coordenação. 
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria de ligação: A presença de ligantes ambidentados possibilita esse 
tipo de isomeria, onde o mesmo ligante pode se ligar através de 
diferentes átomos.
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria geométrica: Há dois tipos de isomeria geométrica 
importante para compostos de coordenação: a do tipo cis – trans e a do 
tipo fac – mer. 
• Cis-Trans: pode ocorrer quando se tem complexos quadrado planos de fórmula 
[MA2B2] ou [MAB2C] ou para complexos octaédricos de fórmula [MA2B4] 
• Um isômero será classificado como cis se os dois ligantes iguais estiverem em 
posições adjacentes na estrutura.
• Um isômero será classificado como trans se os dois ligantes iguais estiverem 
dispostos em posições diametralmente opostas.
cis-diaminodicloroplatina(II) trans-diaminodicloroplatina(II) trans-[CoBr2(en)2]
+ cis-[CoBr2(en)2]
+
Compostos de Coordenação
Isomeria
cis-[FeCl2(NH3)4] trans-[FeCl2(NH3)4]
[MAB2C] 
[MA2B4] 
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria geométrica: Há dois tipos de isomeria geométrica 
importante para compostos de coordenação: a do tipo cis – trans e a do 
tipo fac – mer. 
• Fac - mer: pode ocorrer quando se tem complexos octaédricos de fórmula 
[MA3B3].
• Forma fac (facial): tem seus grupos de três ligantes iguais distribuídos nos 
vértices de uma das faces (triangulares) do octaedro e, por consequência o 
outro grupo forma a face oposta. 
• Forma mer (merdiano): tem seus grupos de três ligantes no mesmo plano
mer fac
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria geométrica: Há dois tipos de isomeria geométrica 
importante para compostos de coordenação: a do tipo cis – trans e a do 
tipo fac – mer. 
• Fac - mer: pode ocorrer quando se tem complexos octaédricos de fórmula 
[MA3B3].
fac-[Co(NH3)3Cl3] mer-[Co(NH3)3Cl3]
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria ótica: Um composto de coordenação tetraédrico é quiral se 
os quatros ligantes de sua esfera de coordenação forem diferentes 
sendo suas imagens especulares não-sobreponíveis. [MXYZW].
Distinção ocorre pelo desvio da luz polarizada - Polarímetro
Molécula quiral  isômeros óticos  atividade ótica  desvio Luz Polarizada 
Compostos de Coordenação
Isomeria
 Isomeria ótica: Complexos octaédricos [MX2Y2A2]
 Isomeria ótica: Complexos octaédricos [M(Y-Y)3] tris(quelato)complexos
Compostos de Coordenação
Isomeria
Um mesmo complexo pode apresentar concomitantemente vários dos tipos 
descritos possibilitando, em alguns casos, a existência de muitos isômeros.
[Co(NO2)2(NH3)4]Cl Cloreto de tetraminobisnitrocobalto(III)
• Isomeria de ionização devido à possibilidade de intercambio entre o ligante 
(NO2)
- e 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)
-
.
cis-[Co(NO2)2(NH3)4 ]Cl; trans-[Co(NO2)2(NH3)4]Cl (ligados pelo O); 
Isomeria
[Co(NO2)2(NH3)4]Cl
Compostos de Coordenação
cis-[Co(ONO)2(NH3)4]Cl; trans-[Co(ONO)2(NH3)4]Cl (ligados pelo N); 
[CoCl(NO2)(NH3)4]NO2 ; [Co(NO2)2(NH3)4]Cl; 
[Co(ONO)2(NH3)4]Cl; [Co(NO2)2(NH3)4]Cl;