introdução aos compostos de coordenação complexos são compostos químicos que contém um Átomo...
TRANSCRIPT
Introdução aos Compostos de
CoordenaçãoComplexos são compostos químicos que contém um ÁTOMO OU ÍON
CENTRAL, em torno do qual existem ÁTOMOS DOADORES DE PARES
DE ELÉTRONS, arranjados com uma geometria definida que determina
o NÚMERO DE COORDENAÇÃO do elemento central.
1
Exemplo de complexo
Número de coordenação = 6 geometria octaédrica
representa átomo doador
representa íon central
2
Introdução aos Compostos de
Coordenação• ÁTOMO CENTRAL : Elementos na forma catiônica:
a maior parte são cátions de metais de transição
metais de transição: possuem subcamadas d parcialmente preenchidas, ou originam íons com subcamadas d parcialmente preenchidas
3
Introdução aos Compostos de
CoordenaçãoÁTOMOS DOADORES SÃO PROVENIENTES DE :
MOLÉCULAS: contendo pares
doares de elétrons
ÂNIONS:
Moléculas ou Íons que contémátomos doadores de
elétrons são chamados de ligantes
4
Introdução aos Compostos de
CoordenaçãoO átomo doador é o átomo ligado diretamente ao metal.
N é o doador O é o doador
5
Introdução aos Compostos de
CoordenaçãoExemplo de um íon complexo é o [Co(NH3)6]3+, no qual o íon Co3+ está
rodeado por seis ligantes NH3.
O Íon Cobalto se comporta como um ácido de Lewis (espécies
receptoras de pares elétrons).
Os Ligantes que são as moléculas de amônia se comportam como bases
de Lewis (espécies doadoras de pares de elétrons).
Portanto, complexos são compostos formados
através de interações ácido-base de Lewis.
Íon hexaamincobalto (III)
6
Introdução aos Compostos de
Coordenação
Um íon metálico central é rodeado de moléculas de água. As moléculas
de água orientam – se de acordo com a atração eletrostática entre a
carga do íon (positivo) e os pares de elétrons não partilhados da
molécula de água que é o ligante. Portanto, todos os ligantes têm pares
livres que são doados ao íon metálico.
Portanto uma ligação coordenada envolve pares de
elétrons livres dos átomos doadores com o metal.
Motivações para o Estudo de Compostos de Coordenação
Algumas motivações para o estudo de compostos de coordenação.
7
Química
8
Aplicação dos Compostos de
CoordenaçãoProdutos de Limpeza: O EDTA é um
agente complexante capaz de formar
quelatos com metais como Ca2+ Mg2+,
criando um complexo iónico solúvel
evitando a fixação cálcio em tubagens
e materiais. O nome quelato provém
da palavra grega chele, que significa
garra ou pinça, referindo-se à forma
pela qual os íons metálicos são
“aprisionados” no composto.Limpeza de Ferrugem: o oxido de ferro é insolúvel em água, mas dissolve
– se na presença de ácido oxálico dando origem ao íon complexo
trioxalato ferrato (III) [ Fe ( C2O4)3 ]3 – solúvel
Medicina
9
Aplicação dos Compostos de
Coordenação
Tratamentos Quimioterápicos: Um dos complexos de maior sucesso na
área da terapêutica é a cisplatina [Pt(NH3)2Cl2]. Este complexo tem a
capacidade de se introduzir nas cadeias de DNA do núcleo das células.
Como consequência desta introdução anómala na cadeia de DNA , a
célula deixa de se replicar o que permite que a cisplatina seja um
instrumento eficaz na cura do cancer. É injetada nas células tumorais o
que as impede de se replicarem.
Cisplatina [Pt(NH3)2Cl2]
Bioquímica
10
Aplicação dos Compostos de
Coordenação
Atividade Biológica : A molécula de
hemoglobina
(C2952H4664O832N812S8Fe4) é um
complexo de ferro , podendo ser
dividida em mais de 500
aminoácidos. A parte principal da
molécula é um anel heterocíclico
contendo um átomo de ferro. Este
átomo de ferro é o responsável por
manter o oxigênio ligado à molécula
e assegurar o transporte de
oxigénio no sangue .
Complexos Metálicos: Definições
11
Complexos Metálicos: NC
12
Número de Coordenação (NC) : número de átomos doadores
diretamente ligados ao elemento central. Desta forma podemos
destacar os NC para complexos já mostrados neste item:
Os números de coordenação mais comuns são 4 e 6.
NC = 4 (tetracoordenados)
NC = 6 (hexacoordenados)
Complexos Metálicos: NC
13
O número de coordenação de um íon metálico é geralmente influenciado
pelos tamanhos relativos do íon e dos ligantes circundantes. Por
exemplo, se um ligante é pequeno, um número maior deles pode ser
acomodado dentro de uma esfera de coordenação
O círculo central representa o metal e os laterais representam os ligantes
Vale lembrar que o raio atômico ao longo de um período diminui da
esquerda para direita (isto é uma conseqüência do aumento da carga
nuclear efetiva ao longo do período). Assim um cátion pode apresentar
uma esfera de coordenação mais volumosa o que permitiria acomodar
um número maior ligantes a uma distância adequada .
Complexos Metálicos: Ligantes
14
Existe uma variedades de espécies que podem atuar como ligantes. Na
tabela abaixo algumas mais comuns.
Complexos Metálicos: Ligantes
15
Complexos Metálicos: Ligantes
16
Complexos Metálicos: Ligantes
17
Complexos Metálicos: NC e
Geometrias
18
É comum que complexos tenham a disposição dos ligantes de sua esfera
de coordenação bem descrita, dependendo do caso, segundo uma forma
ou então segundo uma geometria regular.
O que se observa é uma relação entre o número de coordenação com a
forma geométrica do complexo.
Número de Coordenação 2: Forma Linear
Geralmente este número de coordenação é mais comum para íons de
elementos dos grupos 11 e 12 como Cu+1, Ag+1, Au+1, Hg+2 .
Alguns exemplos destes íons complexos são: [AgCl2]- , [Hg(CH3)2] e
[CuCl2]- .
Complexos Metálicos: NC e
Geometrias
19
Número de Coordenação 3: Forma Trigonal Plana
Este é um número de coordenação pouco comum, ou seja existem poucos
complexos com este número de coordenação. Da mesma forma que o
caso anterior, este NC também é mais comum para os íons dos grupos 11
e 12: Cu+1, Ag+1, Au+1, Hg+2 . Nesta geometria os átomos doadores estão
dispostos em cada um dos vértices de um triângulo.
Alguns exemplos: [Cu(CN)3]2-; [Ag(PPh3)3]+; [Pt(P(Ph3)3], etc.
Complexos Metálicos: NC e
Geometrias
20
Número de Coordenação 4: Forma Tetraédrica
Geralmente este número de coordenação é mais comum para íons cujo
metal central tem configuração eletrônica d0,d1,d2,d5 a d10 (exceto d8). Não
se conhecem com d3; para d4 somente com ligantes volumosos.
Alguns exemplos de complexos com esta geometria: [MnO4]-(d0); [RuO4]-
(d1); [FeO4]2-(d2); [MnCl4]2-(d5); [FeI4]2-(d6); [CoCl4]2-(d7); [Zn(OH)4]2- (d10).
Complexos Metálicos: NC e
Geometrias
21
Número de Coordenação 4: Forma Quadrado - Plana
Quando o metal tem configuração d8, como no caso de Rh+1, Ir+1,Pd+2, Pt+2,
Au+3, a geometria mais comum é a quadrado-plana. Isto é uma questão de
energia de estabilização de campo ligante que será discutido
posteriormente. Complexos de Ni +2 podem ou não ser quadrado – planos,
dependendo do ligante.
Alguns exemplos de complexos com esta geometria: [PtCl2(NH3)2] ;
[Ni(CN)4]2- ; etc.
Complexos Metálicos: NC e
Geometrias
22
Número de Coordenação 5: Bipirâmide Trigonal (BPT) e Pirâmide
de Base Quadrada (PBQ)
Para este número de coordenação duas geometrias são comuns:
Bipirâmide Trigonal (BPT) e Pirâmide de Base Quadrada (PBQ) . Diferente
do caso de NC = 4, onde a geometria mais comum é a Tetraédrica, aqui
não há uma “preferência”. Isso porque a diferença na energia de
estabilização para as duas estruturas é relativamente pequena. Assim, é
comum encontrarmos complexos BPT, PBQ, e ainda muitas outras
estruturas que são altamente distorcidas, ou seja, estão entre uma BPT e
um PBQ.
Complexos Metálicos: NC e
Geometrias
23
Número de Coordenação 6:
Octraédrica (Oh) e Prisma – Trigonal
(PT)
Duas geometrias surgem para este NC:
Octraédrica (Oh) e Prisma – Trigonal (PT)
. Como estamos falando da geometria
mais comum para o NC seis, a geometria
octaédrica é a mais comum entre os
compostos simples. Alguns exemplos para
os íons d1 a d10: [Co(CN)6]3-; [Cr(NH3)6]3+;
etc.
A geometria prisma - trigonal é muito
menos comum. Os íons metálicos como
Zr4+, Hf4+, Mo4+, W4+ e Re6+ , resultando
em complexos com forma geométrica
prisma trigonal . Alguns exemplos são:
[Zr(CH3)]2- e [Re(S2C2(CF3)2)3].