Engenharia de Produção

•Gustavo Reis Bortolini 16998•Ken Barnabé 17008•Professor: Élcio Barrak

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Cápitulo 24

• A estrutura dos complexos• Quelatos• Nomenclatura• Isomeria• Cor e Magnetismo• Teoria do Campo Cristalino

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Definição: É a união de um íon metálico central com um grupo de moléculas ou íons vizinhos, que são denominados agentes complexantes ou ligantes.

Os compostos que contém complexos são conhecidos como compostos de coordenação

A esse conjunto dá-se o nome de esfera de coordenação do complexo, e numa fórmula química ela fica entre colchetes.

Íon metálico central

Esfera de coordenação de um íon metálico

A união entre o íon metálico e o ligante pode ser entendida como o compartilhamento de um par de elétrons.

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[Ag(NH3)2]+

A carga de um complexo é a soma algébrica das cargas do íon metálico central e dos ligantes.

Ag+ é o íon metálicoNH3 é o íon ligante

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• Exemplo de Geometrias

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• Quando um íon metálico se liga a uma substância que possui dois ou mais doadores de pares de elétrons, o composto resultante será um quelato, substância mais estável que o complexo.

[Cu(NH3)4]+2 é um complexo

[Cu(NH2CH2CH2NH2)2 ]+2 é um quelato

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• Exemplos:

Nota-se a grande diferença das constantes de formação.Sendo o complexo polidentado (quelante) mais estável que o monodentado.

Ligante monodentado

Ligante polidentado

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• Utilização:

• Impede reações comuns de íons metálicos

• Usados na indústria alimentícia (Minerais, Quelatos)

• Usado na medicina para tratar envenenamentos

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• Isômeros são dois ou mais compostos que tem a mesma fórmula química, mas arranjos diferentes de átomos

• Possuem diferentes propriedades físicas ou químicas, como: cor, solubilidade ou velocidade de reação

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Isômeros de Ligação• É um tipo de isomeria estrutural, ou seja, o ligante pode se

coordenar ao metal de duas maneiras diferentes.

No primeiro exemplo o ligante NO2- é denominado “nitro”, já no segundo caso o ligante é

o ONO- que é denominado nitrito

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Isômeros na Esfera de Coordenação

• Diferem pelos ligantes que estão diretamente unidos ao metal.• Exemplo: CrCl3(H2O)6 , que existe em três formas.

• [Cr(H2O)6]Cl3 Violeta

• [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O Verde

• [Cr(H2O)4Cl2]Cl·H2O Verde

• No segundo e no terceiro compostos, parte das moléculas de água foi deslocada da esfera de coordenação pelos íons de cloro, ocupando sítios na rede cristalina do sólido.

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• Forma mais importante de Isomerismo.

• Estereoisômeros possuem as mesmas ligações químicas mas diferem nos arranjos espaciais.

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Isômeros Geométricos

• Possuem distribuição espacial diferente. Ocorre caso existam ligações duplas ou cadeia fechada ou se os ligantes estiverem ligados a carbonos diferentes

• Obs.: Como todos os vértices deum tetraedro são adjacentes entre si o isomerismo cis-trans não é observado em complexos tetraédricos.

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Isômeros Ópticos

• São capazes de desviar a luz polarizada.• Também chamados “enantiômeros”, são imagens especulares que não

podem ser superpostas entre si.

Se o plano da luz rodar sentido horário (rodar para a direita), o isômero é dito dextrógiro, simbolizado pela letra “D”.

Se o plano da luz rodar sentido anti-horário (rodar para a esquerda), o isômero é dito levógiro, simbolizado por “L”.

• Quando os dois isômeros estão em quantidades iguais, a mistura é racêmica, que é ausente de atividade ótica.

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• Exemplos de Isomeria Óptica.

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A energia de uma radiação magnética é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda:

E = h ƒ = h (c/λ)

Para que um composto tenha cor, ele deve absorver luz visível.

[Ti(H2O)6]3+ 510 nm

A luz absorvida fornece energia para excitar os elétrons para estados de mais alta energia

O magnetismo ocorre devido a elétrons desemparelhados

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•Hipótese da teoria do campo cristalino: a interação entre o ligante e o metal é eletrostática.

•A teoria do campo cristalino descreve a ligação em complexos de metais de transição.

• Ambos os elétrons na ligação vêm do ligante e são doados para um orbital vazio hibridizado no metal.

• A carga é doada do ligante para o metal.

•A formação de um complexo é uma reação ácido-base de Lewis.

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[CoF6]³-

[Co(CN)6] ³-

Spin Alto

Spin Baixo

Energia de desdobramento de campo cristalino

•Ligação ente ligantes e um íon metálico, onde supõe-se que o único efeito dos ligantes seja criar um campo eletrostático em torno dos orbitais “d” do íon metálico. •Energia de desdobramento de campo cristalino (∆q):

É a diferença de energia entre os grupos de orbitais (é de mesma grandeza que um fóton de luz visível).

•A série espectroquímica relaciona os ligantes em ordem crescente de energia de desdobramento

Cl¯ < F¯ < H2O < NH3 < en < NO2¯ (ligado por N) < CN¯

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Aumento do ∆q

• A energia necessária para adicionar um quarto elétron a um orbital t2 de mais baixa energia é chamada de energia de emparelhamento de spin.

• Os elétrons “d” a seguir preferencialmente se emparelham nos orbitais de mais baixa energia, produzindo um complexo de spin baixo.

• Quando os elétrons ocupam orbitais d de energia mais alta de preferência a emparelharem-se no conjunto de orbitais de mais baixa energia, têm-se um complexo de spin alto.

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•Química: A Ciência Central. 9ª edição. Brown, Theodore L.; LeMay, H. Eugene Jr.; Bursten, Bruce E.; Burdge, Julia R.

•http://www.algosobre.com.br/quimica/isomeria.html

•Princípios de Química, 3ª edição. Atkins, Peter; Jones Loretta.

•Química Geral, Volume 3. Feltre, Ricardo.

•Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Quimica

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"O homem é um pedaço do universo cheio de vida."

Ralph Waldo Emerson