COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO de Metais de Transição 1 Metais de transição na Tabela Periódica [Ar]3d14s2 [Ar]3d104s2 Configuração electrónica e outras propriedades dos metais da 1ª série de transição Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Configuração electrónica M 4s23d1 4s23d2 4s23d3 4s13d5 4s23d5 4s23d6 4s23d7 4s23d8 4s13d10 M2+ 3d3 3d4 3d5 3d6 3d7 3d8 3d9 - 3d2 M3+ [Ar] 3d1 3d2 3d3 3d4 3d5 3d6 3d7 3d8 Electronegatividade 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,9 1,9 1,9 1ª 631 658 650 652 717 759 760 736 745 2ª 1235 1309 1413 1591 1509 1561 1645 1751 1958 3ª 2389 2650 2828 2986 3250 2956 3231 3393 3578 M 162 147 134 130 135 126 125 124 128 M2+ - 90 88 85 80 77 75 69 72 M3+ 81 77 74 64 66 60 64 - - Potencial de redução padrão (V)* -2,08 -1,63 -1,2 -0,74 -1,18 -0,44 -0,28 -0,25 0,34 Energia de ionização Raio atómico (pm) * A semi-reacção para a qual foram calculados os valores é M2+(aq) + 2e- → M(s), à excepção de Sc e Cr, para os quais a reacção considerada é M3+(aq) + 3e- → M(s). 2 Estados de Oxidação de Metais de Transição 1ª série de transição Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3 3,4 2, 3, 4, 5 2, 3, 4, 6 2, 3, 4, 6, 7 2, 3 2, 3 2 1, 2 2 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 3 4 3,4, 5 2,3,4, 5, 6 2,3,4, 5,6,7 2,3,4, 5,6,7, 8 1, 3 2, 4 1 2 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 4 3, 4, 5 2,3,4, 2,3,4, 3,4,5, 1, 3 2, 4 1, 3 1, 2 5, 6 5,6,7 6,7,8 3 Escândio Titânio Vanádio Crómio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre 3 Importância dos complexos de metais de transição z z Os complexos de metais de transição apresentam propriedades químicas, ópticas e magnéticas variadas. Os complexos de metais de transição são importantes em catálise, síntese de materiais, fotoquímica e em sistemas biológicos. Cores de complexos de metais de transição [Fe(H2O)6]3+ [Ni(H2O)6]2+ [Co(H2O)6]2+ [Zn(H2O)6]2+ [Cu(H2O)6]2+ 4 COMPLEXOS Agregados mais ou menos estáveis formados quando um metal ou ião metálico se une directamente a um grupo de moléculas neutras ou iões, sendo o número de ligações simples e independentes superior ao estado de oxidação formal do metal. Metal ou ião metálico ELEMENTO CENTRAL Iões ou moléculas que se unem LIGANDOS Nº de átomos ligados ao elemento central NÚMERO DE COORDENAÇÃO Ligandos que se unem directamente ao elemento central ESFERA DE COORDENAÇÃO PRIMÁRIA Compostos de coordenação Um composto de coordenação contém pelo menos um complexo. Um complexo contém um catião metálico central ligado a uma ou mais moléculas ou iões. As moléculas ou iões que rodeiam o metal num complexo são denominados ligandos. Um ligando tem pelo menos um par de electrões de valência não partilhado H H H H H - C O •• •• Cl •• •• •• N •• •• •O• • Nº de coordenação = 6 5 EXEMPLO de um complexo Número de coordenação = 4 Cores variadas de complexos de pentamino cobalto 6 O átomo do ligando que se encontra directamente ligado ao centro metálico denomina-se átomo dador. •O• • •• N H H H O número de átomos dadores que circundam o centro metálico é o número de coordenação. H H Ligandos com: Um átomo dador Dois átomos dadores monodentado H2O, NH3, ClEtilenodiamina bidentado NH2-CH2-CH2-NH2 Três ou mais átomos dadores polidentado EDTA [(OOCCH2)2-N-CH2-CH2-N(CH2COO)2]4- Ligandos Monodentados/Polidentados z LIGANDO MONODENTADO z Ligando que se coordena por apenas um átomo ao elemento central z LIGANDO BIDENTADO, TRIDENTADO, ... z Ligando que se coordena por dois, três, .... átomos ao elemento central z LIGANDO POLIDENTADO ou QUELANTE z Ligando que se pode coordenar por mais que um átomo ao elemento central. z ANÉIS DE QUELAÇÃO z Ciclos constituídos pelo elemento central e pela cadeia do ligando entre os átomos coordenantes 7 Tris(etilenodiamina) níquel(II) [Ni(en)3]2+ Ligando bidentado •• H2N CH2 CH2 •• NH2 Ligando polidentado (EDTA) Os ligandos bidentados e polidentados denominam-se agentes quelantes 8 Ligando polidentado (hexadentado) Ácido EtilenoDiaminoTetrAcético (EDTA) 9 Diferença entre Ligando e Contra-ião Diferença entre Ligando e Contra-ião Laranja Rosa 10 Composto de coordenação Ião complexo Contra -iões Ligandos Catião metálico Número de Coordenação (1 + 5 = 6) Complexos em Sistemas Biológicos: a Hemoglobina 11 Complexos em Sistemas Biológicos: a Hemoglobina z Ligandos: z z z z Fe Grupo hemo da hemoglobina: z z Porfirina no plano (átomos coordenantes = N) Aminoácido axial (His: coordenação N) Sexta posição livre para aceitar O2 Metal central = Fe Coordenação octaédrica Complexos em Sistemas Biológicos: a Hemoglobina 12 Cálculo de números de oxidação de metais em complexos Quais são os números de oxidação dos metais em K[Au(OH)4] e [Cr(NH3)6](NO3)3 ? OH- tem uma carga -1 K+ tem uma carga +1 n.o (Au) + 1 + 4x(-1) = 0 n.o.(Au) = +3 NO3- tem uma carga -1 NH3 tem carga 0 n.o(Cr) + 6x(0) + 3x(-1) = 0 n.o(Cr) = +3 13 Preencher a tabela Composto de coordenação Na2[Zn(CN)4] Ião metálico central Ligandos Átomos doadores dos ligandos Contra Número de -ião coordenação do metal Zn2+ CN- C Na+ 4 [CoCl2(en)2]Cl Co3+ Cl-, en Cl, N Cl- 6 [Cu(H2O)4]SO4.H2O Cu2+ H2O O SO42- 4 [NiBr2(PEt3)2] Ni2+ Br-, PEt3 Br, P - 4 K2[NiEDTA] Ni2+ EDTA N, O K+ 6 Compostos de Coordenação z Elemento Central Ligando/Quelato (Bidentado) Anel de Quelação Esfera de Coordenação Contra-Ião Átomo Coordenante Nº de Coordenação z Cálculo do nº de oxidação z z z z z z glossário 14