AULA 01 METAIS DO BLOCO D

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Aula 01
REVISÃO METAIS DO 
BLOCO D
Prof. Dr. Marco Antônio SCHIAVON
QUÍMICA DE COORDENAÇÃO 
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Objetivos desta Aula
Revisão dos metais de transição em relação à:
Configuração eletrônica
Propriedades
Aplicações
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Os elementos do Bloco d
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Ocorrência e Obtenção
• Elementos 3d da 
esquerda do Fe 
ocorrem como 
óxidos ou cátions 
metálicos;
• Ti é o mais difícil 
de se reduzir;
• Elementos 3d à 
direita do Fe 
ocorrem como 
sulfetos e 
arsenetos.
• Metais à direita do 
Fe apresentam 
aumento do caráter 
“ “mole” de ácido 
de Lewis 
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Abundância
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História da descoberta
Descoberta pode ser dividida em 4 fases:
- natureza química do elemento
- desenvolvimento do conhecimento humano
1os Metais descobertos: existentes na terra no estado nativo (Cu, Ag e 
Au) “metais de cunhagem”
2os Metais descobertos: aqueles metais facilmente obtidos a partir de 
seus minérios (aquecimento e redução com carvão). Ex. Cu, Zn. 
Depois foram sucedidos pelo Fe.
3os Metais descobertos: (séculos XVIII e XIX) devido a estímulo ao 
conhecimento. Ex. Vários metais... 
4os Metais descobertos: (século XIX e XX) Avanço do conhecimento 
científico. Ex.Elementos do bloco f, elementos 5f radiativos. Ti e V só 
se tornaram disponíveis no séc. XX.
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Propriedades Gerais
1. Todos os elementos do bloco d são metais;
2. Maleáveis, dúcteis, lustrosos e prateados (exceções: Cu 
e Au)
3. Pontos de ebulição e fusão geralmente mais elevados 
do que os dos elementos dos grupos principais 
(exceção: Hg).
4. Muitas propriedades são relacionadas ao formato dos 
orbitais d (Elétrons d: distantes do núcleo: não blindam 
outros elétrons)
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Propriedades físicas
• Pontos de fusão dos primeiros 4 elementos significativamente mais
altos que os demais.
• Densidade aumenta com Z, com a do Ni sendo 4 vezes maior que a do
Sc.
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Configuração eletrônica
• Ao longo da 1a linha do bloco d (Sc ao 
Zn) cada elemento:
- tem 1 elétron e 1 próton a mais que o 
anterior.
– Cada elétron “adicional” entra na sub-
camada 3d.
– A configuração para todos do período 4 é 
a do Ar
• 1s22s22p63s23p6
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1s
2s
3s
4s
3d
Energia
Ar
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
2p
4p
3p
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1s
2s
3s
4s
3d
Energia
2p
4p
3p
Sc
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2
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Elemento Z 3d 4s
Sc 21 [Ar] á áâ
Ti 22 [Ar] á á áâ
V 23 [Ar] á á á áâ
Cr 24 [Ar] á á á á á á
Mn 25 [Ar] á á á á á áâ
Fe 26 [Ar] áâ á á á á áâ
Co 27 [Ar] áâ áâ á á á áâ
Ni 28 [Ar] áâ áâ áâ á á áâ
Cu 29 [Ar] áâ áâ áâ áâ áâ á
Zn 30 [Ar] áâ áâ áâ áâ áâ áâ
Configuração eletrônica
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– No estado fundamental elétrons são sempre 
arranjados de modo a resultar na menor energia 
total. 
– Elétrons são carregados negativamente e se 
repelem uns aos outros.
– A menor energia total é obtida com elétrons 
isolados (desemparelhados) nos orbitais.
– Os valores de energia dos orbitais 3d e 4s são 
muito próximas no período 4.
Exceções: Cr e Cu
Cr e Cu não seguem o padrão de construção de orbitais 
3d, porque?
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• No Cromo ou Crômio
– A energia total dos orbitais colocando-se
um elétron em cada um dos orbitais 3d e
4s é menor que aquela colocando-se dois
elétrons no orbital 4s.
• No Cobre
– Colocando dois elétrons no orbital 4s
resultaria em um valor maior de energia
que o preenchimento dos orbitais 3d.
Exceções: Cr e Cu
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Metais de Transição [MT] apresentam 
características próprias:
– ex. Compostos coloridos, Estados de oxidação 
variáveis, etc. 
• Devido à presença da camada interna d estar 
incompleta.
• Elétrons das camadas internas d (e também 
s) podem estar envolvidas na formação de 
compostos. 
O que são Metais de 
Transição?
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• Nem todos os elementos do bloco d tem 
camadas internas d incompletas!
– Ex. Zn tem configuração [Ar]3d104s2, o íon 
Zn2+ ([Ar] 3d10) não é um típico íon de MT;
– De modo similar, Sc forma o íon Sc3+, que 
não tem elétrons 3d (apresenta a 
configuração estável do Ar).
Metais de Transição
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Metais de Transição
• Assim, um Metal de Transição é 
definido como sendo um elemento o 
qual forma no mínimo um íon com um 
orbital d parcialmente preenchido.
– No período 4 são MT do Ti ao Cu.
– Observe que quando um elemento do 
bloco d forma íons, os elétrons do orbital s 
são perdidos primeiro!!!!
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Propriedades periódicas
1. Da primeira linha (período 4) à segunda linha período 5), os raios 
iônicos geralmente crescem grupo abaixo.
2. Entretanto, os elementos da terceira linha (período 6) têm raio próximo 
aos dos elementos da segunda linha, devido à contração dos 
lantanídeos.
Isso ocorre porque os elementos da terceira linha são precedidos pelos lantanídeos, que 
têm os orbitais 4f preenchidos. Estes orbitais têm propriedades de blindagem pobres, e 
as repulsões dos elétrons adicionados ao bloco f não compensam o aumento da carga 
nuclear. O resultado é um átomo mais compacto do que seria esperado.
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Propriedades periódicas
A contração dos lantanídeos é também responsável pela alta 
densidade dos elementos do sexto período:
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Estados de Oxidação
• Apresentam variedade de números de oxidação. 
A cor mais escura mostra o estado de oxidação mais comum.
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Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
+1
+2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2
+3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3
+4 +4 +4
+5
+6 +6 +6
+7
Estados de Oxidação mais 
comuns
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Tendências no NOX
• À exceção do Hg o primeiro e o último elemento de cada
linha tem apenas um Nox diferente de zero.
• Os elementos próximos do centro de cada linha têm a
maior gama de Nox.
• Nox mais elevados (+7 e +8) são mais comuns na
segunda e terceira linhas do bloco.
• Nox = +1 é somente importante para Cu.
• Nox = +3 apresentado por todos, menos Zn.
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Propriedades Químicas 
derivadas
•Baixo Nox em MT são encontrados em compostos iônicos simples. 
Ex. Compostos contendo íons Cr3+, Mn2+, Fe3+, Cu2+;
•Alto Nox em MT usualmente formam compostos covalentes com 
elementos altamente eletronegativos como O e F;
Ex. VO3-, íon vanadato(V); MnO4-,íon manganato(VII) 
Ìons simples com alto Nox como V5+ e Mn7+ não são formados
•Uma espécie na qual um elemento do bloco d está presente com 
alto Nox tende a ser um bom oxidante (ex: KMnO4, KCrO4);
• Algumas espécies nas quais o elemento tem Nox baixo tendem a 
ser bons redutores (Ex: Fe2+, Cr2+);
•Quanto mais alto o Nox, mais ácido é o óxido. Ex: CrO é básico, 
Cr2O3 é anfótero, CrO3 é ácido.
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Tendências no NOX
Diagrama de Frost
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Estados de oxidação nos Grupos
Aumento da estabilidade de Nox elevados para os metais mais 
pesados (análise pelos haletos binários) 
Diagrama de Frost mostrando a maior 
estabilidade do W e Mo, em relação ao Cr.
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Tendências estruturais nos 
Grupos
Elementos 4d e 5d possuem Número de coordenação (NC) 
mais elevados que 3d. 
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Oxo-complexos metálicos
O sempre disponível em meio aquoso, atmosfera, moléculas;
MT em alto estado de oxidação ocorrem como oxiânions em 
solução aquosa;
A formação de um ligante oxo ao invés de um ligante aquo é 
favorecida em pH alto.
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Polioxometalatos
Polioxometalato é um oxiânion que contém mais de um átomo 
metálico.
Elementos do bloco d que forma polioxometalatos. 
(em azul os que formam maior variedade)
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Os Metais de Transição do 
período 4, 5 e 6
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• Escândio:
– Isolado pela primeira vez em 1937
– Reage com água de maneira semelhante ao Ca.
– Tem pouca utilização (por enquanto!)
• Titânio:
– Metal forte e leve
– Resistente à corrosão devido à passivação
– O minério é tratado com Cl2 para formar TiCl4 (um 
líquido), que é reduzido por passagem através de Mg 
líquido.
– Composto mais importante: TiO2, um pigmento 
branco (entre outras coisas!)
Escândio e titânio
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• Metal macio, cinza-prateado, produzido pela redução de 
V2O5 ou VCl2 com Ca ou Mg fundidos. Utilizado em 
aços.
• V2O5 é amarelo-alaranjado. Catalisador usado na 
produção de ácido sulfúrico
• O íon vanadilo, VO2+, é azul, e utilizadoem cerâmicas 
vitrificadas.
Vanádio
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• Cromo
– Nome derivado de seus compostos coloridos (chromos = cor)
– Produzido pela reação de Cr2O3 com Al fundido.
– Grande utilização em aços
– Cromo com nox = 6 é um bom oxidante (cromato, dicromato); 
CrO4- é amarelo, Cr2O7- é laranja.
• Manganês
– Usado na fabricação de aços.
– A maior parte das reservas está sob o mar, mas há Mn no Brasil 
(Pará).
– KMnO4 de cor violeta intensa, é um dos mais fortes oxidantes 
em meio ácido, e também um desinfetante
Cromo e Manganês
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• O metal mais largamente utilizado, e também o mais 
abundante na Terra (devido à sua presença no núcleo 
do planeta).
• Obtido principalmente a partir dos minérios hematita, 
Fe2O3 e magnetita, Fe3O4.
• Principal utilização: fabricação de aço.
• Uma tonelada de Fe: 1,75 ton de minério, 0,75 ton de 
coque, 1 ton de O2 e 0,25 ton de cal virgem
• A cal ajuda a remover as impurezas (Si, Al e P), por 
ser uma base, remove os óxidos ácidos e os anfóteros. 
Os sais de Ca resultantes formam a escória.
Ferro
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• Cobalto
– Metal cinza-prateado usado basicamente em ligas
– CoO é azul, e utilizado para colorir vidros e em vitrificação de 
cerâmicas
– É um componente da Vitamina B12, portanto essencial à vida.
• Níquel
– Metal prateado duro e abundante, usado na formação de 
ligas com Fe e Cu
– Abundante no núcleo da Terra.
– Refinado pela exposição ao CO, formando níquel-
tetracarbonilo (extremamente venenoso!!), um gás acima de 
43ºC, o que facilita a eliminação de impurezas como Co.
– Também usado como catalisador, p. ex. na hidrogenação de 
óleos (fabricação de margarina).
Cobalto e Manganês
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• Os metais do grupo 11 são também chamados de metais de 
cunhagem.
• Todos têm um elétron s no estado fundamental
– Sua baixa reatividade está relacionada à pouca blindagem dos 
elétrons d, e a conseqüente atração forte do núcleo por este 
elétron s.
• Os metais do grupo 12 têm densidade e ponto de fusão mais baixos 
do que os do grupo 11, sendo mais reativos.
Metais do grupo 11 e 12
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• Cobre
– Uma pequena quantidade é encontrada na forma nativa, mas é 
principalmente encontrado na forma de calcopirita, CuFeS2
– Excelente condutor elétrico quando puro
– Não é atacado por ácidos, a não ser na presença de oxigênio
– Sofre corrosão em ar úmido, formando uma pátina protetora de 
carbonato básico de cobre, Cu2(OH)2CO3
– A coloração azul dos sais de cobre em água é devida à formação 
do complexo [Cu(H2O)6]2+
• Prata
– A prata é obtida como subproduto do refino de cobre e chumbo. 
Uma grande parte é reciclada pela indústria fotográfica.
– Composto mais importante: AgNO3. Ag quase sempre tem nox=1
• Ouro
– Dissolve em água-régia (HCl:HNO3 3:1), e forma o composto AuCl4
Cobre, Ouro e Prata
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• Zinco
– Forma mais comum: sfalerita, ZnS. Extraído pela fusão com 
coque.
– Zn é anfotérico: reage com ácidos para formar Zn2+ e com bases 
para formar o íon zincato, [Zn(OH)4]2-
– Usado principalmente na galvanização de ferro. Forma uma 
camada protetora de Zn2(OH)2CO3, de forma semelhante ao 
cobre.
• Cádmio
– Semelhante ao Zn porém venenoso. Ambos formam apenas 
compostos com Nox = +2.
• Mercúrio
– Metal com propriedade únicas: é o único metal líquido à 
temperatura ambiente, e possui dois valores de Nox: +1 e +2
– O cátion mercúrio (I) é diatômico, Hg2+
Zinco, Cádmio e Mercúrio
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Aplicações de MT
R Materiais estruturais
R Baterias secas
R Gravações magnéticas
R Pigmentos
R Emissão de radiação em frequencia específica
R Catalisadores homogêneos e heterogêneos
R Síntese orgânica
R Bioinorgânica
R Aplicações terapêuticas
R Diagnóstico médico
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Os metais e suas toxicidades
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Neste curso estudaremos a 
formação de Complexos ou 
Compostos de Coordenação nos 
Metais de transição
(particularmente naqueles do 
período 4) 
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Tarefa
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Rever os conceitos vistos na aula;
Estudar orbitais atômicos, em especial o orbital d;
Ler o Capítulo 19 do Livro Química Inorgânica 6a ed. (metais do 
bloco d);
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