1

QFL-0140 QUMICA INORGNICA 2012

1a. LISTA DE EXERCCIOS

1. Determine o nmero de oxidao do tomo metlico e o nmero de coordenao nos seguintes ons complexos:

a. [Fe(CN)6]4-

b. [Co(NH3)6]3+

c. [Co(CN)5(H2O)]2-

d. [Co(SO4)(NH3)5]+

2. A configurao eletrnica do elemento nquel pode ser representada como [Ar]4s23d8. Qual a correta representao da configurao do on Ni2+?

a. [Ar]4s03d8

b. [Ar]4s23d6

c. [Ar]4s13d7

d. [Ar]4s03d5

e. nenhuma das respostas anteriores.

3. Para que se forme uma ligao covalente coordenada, h a necessidade da presena de um ligante. Qual das espcies abaixo no pode ser um ligante?

a. NH3

b. CN-

c. Na

d. Cl-

e. O2

4. A figura abaixo mostra a estrutura de um on complexo que possui carga (2-).

Pergunta-se:

a. Qual parte do on complexo atua como uma base de Lewis?

b. Qual o ligante no on complexo?

c. Qual o nmero de coordenao do on complexo?

d. Qual o estado de oxidao do on metlico?

e. Qual a frmula do on complexo?

5. Quais dos seguintes ligantes podem ser polidentados? Se o ligante puder ser polidentado, d o nmero de stios nos quais o ligante pode se ligar simultaneamente a um nico centro metlico.

a. HN(CH2CH2NH2)2

b. CO32-

c. H2O

d. Oxalato (C2O42-)

6. Num ensaio de laboratrio foram utilizados trs complexos coloridos: tris(oxalato)cromato(III), tris(etilenodiamina)cobalto(III) e tris(bipiridina)ferro(II). Para verificar se os complexos so catinicos ou aninicos, em tubos de ensaio usaram-se resinas catinicas e aninicas separadamente. Essas resinas so polmeros que absorvem ctions ou nions presentes em soluo.

CC

ZnC

C

N

N

N N

2

Cada complexo foi adicionado em dois tubos (um contendo a resina catinica e outro contendo a resina aninica). Explique o que ocorre em cada soluo contendo um complexo metlico. Escreva as frmulas dos ons complexos.

7. Quais dos seguintes ligantes voc espera que formem complexos quelatos?

8. Num ensaio de laboratrio foram utilizados trs complexos coloridos: tris(oxalato)cromato(III), tris(etilenodiamina)cobalto(III) e tris(bipiridina)ferro(II). Para verificar se os complexos so catinicos ou aninicos, em tubos de ensaio usaram-se resinas catinicas e aninicas separadamente. Essas resinas so polmeros que absorvem ctions ou nions presentes em soluo. Cada complexo foi adicionado em dois tubos (um contendo a resina catinica e outro contendo a resina aninica). Explique o que ocorre em cada soluo contendo um complexo metlico. Escreva as frmulas dos ons complexos.

9. Determine o nmero de coordenao do on metlico nos seguintes complexos:

a. [NiCl4]2-

b. [Ag(NH3)2]+

c. [PtCl2(en)2]2+

d. [Cr(edta)]- 9. Determine o tipo de isomerismo estrutural que existe nos seguintes pares de compostos:

a. [Co(NO2)(NH3)5]Br2 e [Co(ONO)(NH3)5]Br2

b. [Pt(SO4)(NH3)4](OH)2 e [Pt(OH)2(NH3)4]SO4

c. [CoCl(SCN)(NH3)4]Cl e [CoCl(NCS)(NH3)4]Cl

d. [CrCl(NH3)5]Br e [CrBr(NH3)5]Cl

10. Escreva as frmulas para os ismeros hidratados de um composto que possui a frmula emprica CoCl36H2O e nmero de coordenao igual a seis.

11. Escreva a frmula de um ismero de coordenao do [Co(NH3)6][Cr(NO2)6].

12. Escreva a frmula de um ismero de ligao e de um ismero de ionizao do [CoCl(NO2)(en)2]Cl (onde en = etilenodiamina).

13. Quais dos seguintes compostos de coordenao podem formar ismeros cis e trans? Se o isomerismo existe, desenhe as duas estruturas.

a. [CoCl2(NH3)4]ClH2O

b. [CoCl(NH3)5]Br

c. [PtCl2(NH3)2], um complexo quadrado planar.

14. Um complexo tetradrico pode apresentar:

a. Estereoisomerismo? Justifique.

b. isomerismo geomtrico? Justifique.

c. isomerismo ptico? Justifique.

15. Desenhe os ismeros geomtricos do on [Cr(ox)2(H2O)2]- (onde ox = on oxalato).

NH2

NH2

NH2

NH2

NH2

NH2

3

16. Algum dos seguintes complexos quiral? Se ambos forem quirais, eles formam um par enantiomrico?

17. A configurao eletrnica do elemento ferro pode ser representada como [Ar]4s23d6. Com base na teoria de ligao de valncia, qual deve ser, respectivamente, a representao correta da configurao eletrnica e a hibridizao dos orbitais do on metlico central no on complexo [Fe(CN)6]

3-?

a. [Ar]4s23d6 ; sp2

b. [Ar]4s3d4 ; sp2

c. [Ar]3d5 ; sp3d2

d. [Ar]3d6 ; sp3d2

e. [Ar]3d5 ; sp2

18. A configurao eletrnica do elemento cobalto pode ser representada como [Ar]4s23d7. Com base na teoria de ligao de valncia, qual a representao que descreve a distribuio eletrnica para o on complexo [Co(NH3)6]

3+? Os crculos com listas representam orbitais com pares de eltrons provenientes do metal e os outros crculos, os orbitais com pares de eltrons provenientes dos ligantes.

19. Com base na teoria da ligao de valncia, explique a geometria observada para os seguintes complexos:

a. [CoF6]3- octadrico (alto spin)

b. [Cr(H2O)6]3+ octadrico

c. [Mn(H2O)6]2+ octadrico

d. [AuBr4]- quadrado planar

e. [Al(H2O)6]3+ octadrico

f. [CoCl4]2- tetradrico

20. A cor azul do cu resulta do espalhamento da luz solar pelas partculas do ar. A luz azul tem uma

freqncia de aproximadamente 7,5 1014 Hz. (a) Calcule o comprimento de onda, em nm, associado a

essa radiao, e (b) calcule a energia, em joules, de um nico fton associado a essa freqncia.

21. Uma forma particular de radiao eletromagntica tem uma freqncia de 8,11 1014 Hz. (a) Qual o

seu comprimento de onda em nanmetros? (b) A que regio do espectro eletromagntico esse

comprimento de onda pode ser atribudo?

22. Quantos ftons de comprimento de onda 660 nm precisam ser absorvidos para fundir 5,0 102 g de

gelo? Em mdia, quantas molculas de H2O do gelo so convertidas para gua lquida, por um fton?

(Sugesto: So necessrios 334 J para fundir 1 g de gelo a 0C.)

A

A

B

B

C D A

A

C

B

C

D (a) (b)

a.

b.

c.

d.

e. nenhuma das representaes anteriores

3d 4s 4p [Ar]

[Ar]

[Ar]

[Ar]

4

23. Quando um composto contendo ons de csio aquecido na chama de um bico de Bunsen, h emisso de

ftons de energia 4,30 1019 J. Qual a cor da chama de csio?

24. Considerando a teoria do campo cristalino, desenhe um diagrama de nveis de energia de orbitais mostrando a configurao dos eltrons d sobre o on metlico nos seguintes complexos:

a. [Co(NH3)6]3+

b. [Mn(H2O)6]2+

c. [Fe(H2O)6]3+

d. [Fe(CN)6]3-

Prediga o nmero de eltrons desemparelhados para cada complexo.

25. Os complexos (a) [Co(en)3]3+ e (b) [Mn(CN)6]

3- tm configurao eletrnica de spin baixo. Quantos eltrons desemparelhados existem em cada um dos complexos?

26. Descreva as mudanas que podem ocorrer nas propriedades dos compostos quando ligantes de campo fraco so substitudos por ligantes de campo forte.

27. Quando tratado com Ag+, um mol do complexo de cor amarelada [Co(NH3)6]Cl3 produz 3 mols de AgCl. Esse mesmo complexo, quando aquecido por volta de 230C, apresenta uma cor purprea, e quando tratado com Ag+ gera 2 mols de AgCl. Proponha estruturas para as duas substncias. O que ocorre quando se aquece o complexo? D uma breve explicao sobre a observao experimental.

28. Em uma soluo aquosa, a gua compete efetivamente com os ons brometo na coordenao pelos ons Cu2+. O on hexaaquocobre(II) a espcie predominante em soluo. Entretanto, na presena de grande quantidade de ons brometo, a soluo azul torna-se violeta escuro. A cor violeta devida presena de ons tetrabromocuprato(II).

a.Escreva as frmulas dos dois complexos de ons cobre(II) que se formam.

b.Espera-se que ocorra a mudana de cor azul para violeta aps a adio de ons Br-? Explique seu raciocnio.

29. O cobalto amarelo um pigmento usado em tinta a leo que contm o composto de coordenao K3[Co(NO2)6]. Esse composto deve ser diamagntico ou paramagntico? Lembre-se que o NO2

- um ligante de campo forte.

30. Estime o desdobramento do campo ligante (o, em quilojoules por mol) para

a. [Co(CN)6]3- (mx = 295 nm)

b. [Co(NH3)6]3+ (mx = 435 nm)

c. [Co(H2O)6]3+ (mx = 540 nm), onde mx o comprimento de onda da luz mais intensamente absorvida.

Arranje os ligantes em ordem crescente de fora de campo ligante. Justifique a sua resposta.

31. Sugira um teste qumico para que se possa distinguir entre:

a. [Ni(SO4)(en)2]Cl2 e [NiCl2(en)2]SO4

b. [NiI2(en)2]Cl2 e [NiCl2(en)2]I2

32. Alguns sensores para umidade utilizam o equilbrio entre [Co(OH2)6]2+ e [CoCl4]

2-:

[Co(OH2)6]2+ (rosa) + 4 Cl- [CoCl4]

2- (azul escuro) + 6 H2O

Desenhe o diagrama de desdobramento do campo cristalino dos dois complexos. Assuma que a gua um ligante de campo forte e que o cloro-complexo possui estrutura tetradrica. Qual dos dois complexos paramagntico? Justifique a sua resposta.

5

33. Compostos de coordenao que possuem o ligante cianeto, CN-, tendem a ser amarelos enquanto os

compostos com gua como ligante, H2O, so geralmente azuis ou verdes. Interprete essa observao.

34. O complexo [Co(NH3)5NO2]2+ pode apresentar duas cores, rosa ou amarelo intenso, dependendo de como

o ligante NO2- est ligado ao metal. Mostre as estruturas possveis e explique, atravs da srie

espectroqumica e pela teoria do campo cristalino, o porqu dessa diferena de cor.

35. Complexos de Ni(II) (d8) podem ser tanto quadrado planares como tetradricos. Explique como e por que, atravs de medidas de magnetismo (usando por exemplo uma balana e a amostra sob ao de um campo magntico), possvel verificar a estrutura desses complexos.

36. Os dados abaixo so referentes a alguns compostos de coordenao de Cu(II). Como pode ser interpretada a distoro observada para esses compostos?

Exemplo de complexos de estrutura distorcida

CuBr2 4 ligaes Cu-Br = 240pm e 2 ligaes Cu-Br = 318pm

CuCl2 4 ligaes Cu-Cl = 230pm e 2 ligaes Cu-Cl = 295pm

CuCl22H2O 2 ligaes Cu-O = 193pm, 2 ligaes Cu-Cl = 228pm, 2 ligaes Cu-Cl = 295pm

CuSO44NH3H2O 4 ligaes Cu-N = 205pm, 1 ligao Cu-O = 259pm, 1 ligao Cu-O = 337pm

K2CuF4 4 ligaes Cu-F = 191pm, 2 ligaes Cu-F = 237pm

37. A teoria do campo ligante consegue interpretar o fato de um ligante neutro como o CO ou NO promover

um maior desdobramento do campo ligante que muitos ligantes aninicos. Considere a figura abaixo e explique como essa teoria interpreta tal fato.

38. Para a remoo de excesso de Fe3+ do plasma de pacientes talassmicos, diversos ligantes derivados das hidroxipiridonas, como a deferiprona (figura ao lado), foram sintetizados e submetidos recentemente a testes clnicos. A deferiprona um ligante bidentado, que forma complexos octadricos com o on Fe3+ atravs dos seus dois tomos de oxignio. Desenhe os ismeros geomtricos possveis para o complexo [Fe(H2O)2(def)2]

3+ e identifique os quirais. Explique.

Use para representar o ligante. 39. O complexo [Co(NH3)5NO2]

2+ pode apresentar duas cores, rosa ou amarelo intenso, dependendo de como o ligante NO2

- est ligado ao metal. Mostre as estruturas possveis e explique atravs da srie espectroqumica e pela teoria do campo cristalino o porqu dessa diferena de cor.

O O

6

40. Determine a ECCL, em termos de tetraedro ou octaedro, para os seguintes ons: a) V3+ (octadrico) b) Mn3+ (octadrico, spin alto) c) Cu2+ (tetradrico) d) Co2+ (octadrico, spin baixo) e) Fe2+ (octadrico, spin baixo) f) Cr3+ (tetradrico)

Literatura sugerida: 1. P. Atkins e L. Jones, Princpios de Qumica Questionando a vida moderna e o meio ambiente, Bookman, reimpresso

2002 (Captulo 3: Teoria da Ligao de Valncia; Teoria do Orbital Molecular; Espectroscopia Ultravioleta e Visvel;

Captulo 16: Os Compostos de Coordenao; Teoria do campo cristalino; Teoria do Campo Ligante).

2. R. Chang, Qumica. Conceitos Essenciais, Editora McGraw-Hill, 4 Ed., 2006 (Captulo 20: Compostos de Coordenao).

3. C. J. Jones, A Qumica dos Elementos dos Blocos d e f, Bookman, 2001 (Captulo 4: Compostos de Coordenao;

Captulo 6: Ligao nos Complexos de Metais de Transio).