complexos e cor
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Metais, complexos e cor
Estrutura e estabilidade de complexos
Sabemos que:- Os ligandos associam-se aos iões de metais através de
átomos que possuem um ou mais pares de electrões não-ligantes;
- A ligação ao metal, embora possa ter outras contribuições, faz-se principalmente por meio de um destes pares eletrónicos;
- A ligação ao metal-átomo de ligandos é uma ligação covalente dativa.
Os iões complexos e o equilíbrio químico A tendência que um ião complexo tem para se formar é medida pela constante de formação (constante de estabilidade) – Kf – que não é mais do que a constante de equilíbrio da reacção de complexação.
Cu2+ (aq) + 4NH3 (aq) → [Cu(NH3)4]2+ (aq)←
Através desta expressão, pode concluir-se que:Quanto maior for o valor de Kf, maior será:• a concentração do ião complexo no equilíbrio;• a sua estabilidade.
Quando se adiciona, gota a gota, uma solução aquosa de amoníaco NH3 (aq) a uma solução de CuSO4, forma-se um precipitado azul-claro de Cu(HO)2 (aq).
Cu2+ (aq) + 4NH3 (aq) → [Cu(NH3)4]2+ (aq) (2)←
Cu2+ (aq) + 2 HO-(aq) → Cu(HO)2 (s) (1)←
Pela adição continua de solução aquosa de amoniaco NH3 (aq), o precipitado dissolve-se, dando origem a uma solução azul-forte de [Cu(NH3)4]2+ (aq).
Qual será a explicação para isto acontecer?
O ião complexo [Cu(NH3)4]2+ apresenta um valor muito elevado de Kf = 1,1x1013
O ião complexo é estável
Ocorre o equilíbrio (2)
A ocorrência do equilíbrio (2) faz com que a concentração de Cu2+ (aq) diminua, o que implica que o equilíbrio (1) evolua no sentido inverso, até à solubilização completa do precipitado Cu(HO)2
A cor nos complexosCompostos de metais de transição do bloco d são frequentemente corados, tanto no estado sólido como em solução aquosa.
Ião Electrões exteriores Cor
Ti3+ 3d1 Púrpura
v3+ 3d2 Verde
Cr3+ 3d3 Violeta
Mn3+ 3d4 Violeta
Mn2+ 3d5 Rosa-pálido
Fe3+ 3d5 Amarelo
Fe2+ 3d6 Verde
Co2+ 3d7 Rosa
Ni2+ 3d8 Verde
Cu2+ 3d9 Azul
A cor dos compostos de metais de transição pode ser relacionada com a presença de orbitais d vazias ou semipreenchidas e, consequentemente, com a presença de eletrões não emparelhados no ião do metal.
E
(1) Energia média das orbitais 3d e Ti3+
ERadiação
(2) Estado fundamental das orbitais 3d após separação
(3) Estado excitado [Ti(H2O)6]3+
O ião metálico de titânio, Ti3+, de configuração [Ar] 3d1, na fase gasosa, apresenta todas as orbitais d com a mesma energia (1).
O ião metálico, em solução aquosa, está rodeado por ligandos cuja presença vai afetar as energias das orbitais d do ião metálico central e as orbitais d mais próximos dos ligandos são “empurradas” para níveis de energia ligeiramente superiores aos das restantes orbitais d; as cinco orbitais d fica assim separadas em dois grupos com diferentes energias (2).
A passagem da luz branca através de uma solução de iões [Ti(H2O)6]3+
pode originar a excitação de um eletrão por absorção de um fotão, se a sua energia corresponder a E (3).
E = h
Cor observada em função da luz absorvida por um corpo
Comprimento de onda absorvida (/nm) Cor absorvida Cor observada
aproximadamente
410430480500530560580610680720
VioletaAzul-violeta
AzulVerde-azulado
Verde Amarelo-esverdeado
AmareloAlaranjado Vermelho
Vermelho escuro
Amarelo-esverdeadoAmarelo
Alaranjado Vermelho Púrpura Violeta
Azul-violetaAzul
Verde-azulado Verde
A cor exacta depende das intensidades relativas dos diversos comprimentos de onda que provêm do corpo e da resposta a estes comprimentos de onda.
A cor é o resultado de uma absorção selectiva de radiações visíveis.A cor que se obtém é a que se obtém ao retirar-se à luz incidente as radiações absorvidas.
Para se poder fazer um estudo quantitativo de radiações absorvidas por uma solução exige um espectrómetro.
A = log I0
I
Intensidade de luz incidente
Intensidade de luz transmitidaAbsorvância
A relação entre intensidade de cor de uma solução e a respectiva concentração é dada pela expressão geral:
A = εclconhecida como Lei de Lambert-Beer.
O estudo quantitativo das radiações absorvidas por uma solução exige um espetrofotómetro cujo funcionamento pode ser esquematizado por…
I0 I
Que relação existe entre a cor e a concentração da solução?
/nm Cu(NO3)2 Ni(NO3)2 Ni(NO3)2 + NH3
400 0,203 1,059 0,233
425 0,167 0,475 0,161
450 0,153 0,211 0,145
475 0,166 0,185 0,157
500 0,155 0,153 0,217
525 0,157 0,155 0,378
550 0,181 0,161 0,585
575 0,226 0,187 0,664
600 0,316 0,255 0,574
625 0,474 0,364 0,411
650 0,728 0,472 0,285
675 1,683 0,478 0,195
700 1,491 0,514 0,63
A = lc = log I0/It
T = I0/It
A = -log T T = 10 -A
- Absorvância molarC – concentração molarl – Espessura da célulaI0 – intensidade da luz incidenteIt – intensidade da luz transmitida
Y = m x + b
A = l c + 0
