QG12-6

Metais de Transição
Complexos de Coordenação
Campo Cristalino e Campo Ligante
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Revisão: Luz e Cor
•
•
•
•
Equação fundamental
Espectro eletromagnético
Absorção de fóton; cor refletida
Relaxação vibracional (não ocorre em átomos gasosos)
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Revisão: Magnetismo
• Diamagnetismo
• Paramagnetismo
• Balança de Gouy
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Os metais de transição
• Alguns óxidos dos metais de transição:
– TiO2
branco
– Ti2O3
púrpura
– TiO
bronze (marrom claro)
– V2O5
amarelo
– VO2
azul
– CrO3
vermelho escuro
– Cr2O3
verde escuro, marrom se aquecido
– CrO2
(sint) preto
– Fe2O3
marrom avermelhado
– FeO
preto
– NiO
verde pálido
Diversas propriedades magnéticas e estruturas são encontradas
• Diferentes cores para soluções aquosas de M2+
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Os metais de transição
• Propriedades gerais
– Em solução, íons são hexahidratados
– Cor é devida à absorção de luz pelo íon [M(H2O)6]2+
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Os metais de transição
• Soluções contendo íons de metais de transição
– Co(NO3)2; K2Cr2O7; K2CrO4; NiCl2; CuSO4; KMnO4
(http://en.wikipedia.org/wiki/Transition_metalhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transition_metal )
– Solução aquosa de CuSO4 → Complexo Cu(H2O)62+ e íons SO42-
Exercício: Calcule a energia da luz
azul e da luz vermelha (400 e 700 nm)
( em kJ mol-1 )
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Os metais de transição
• Soluções contendo íons de metais de transição
– Co(NO3)2; K2Cr2O7; K2CrO4; NiCl2; CuSO4; KMnO4
(http://en.wikipedia.org/wiki/Transition_metalhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transition_metal )
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Os metais de transição
– Diagrama de cores complementares
( drexel.edu/pages )
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Alguns comentários
– Disco(s) de Newton
( http://demo.physics.uiuc.edu/LectDemo/scripts/demo_descript.idc?DemoID=426 )
( en.wikipedia.org )
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Complexos de metais de transição
Algumas definições:
• Um íon ou composto complexo consiste de um átomo (íon)
central envolvido por um conjunto de outros átomo, íons ou
moléculas capazes de doar elétrons
• Estas espécies doadoras são chamadas de ligantes
– Interação entre a espécie central e o ligante pode tanto envolver
compartilhamento como atração coulômbica
• A primeira esfera de coordenação (esfera interna) consiste das
espécies que circundam o átomo (íon) central com maior
proximidades; forte atração.
• O número de coordenação (NC) é o número de espécies na
esfera interna (ou ligações diretas ao íon central)
– NC’s mais comuns: 2, 4 e 6
– Geometrias: linear, quadrado plana, tetraédrica e octaédrica
• Ligantes mono-, bi- e polidentados; quelatos
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– Exemplos (oxalato, EDTA)
Complexos de metais de transição
• Nomenclatura
1. Os ligantes são listados primeiro; o número de ligantes iguais é
expresso pelos prefixos di-, tri-, tetra- etc.
2. Segue-se o nome do átomo central, acompanhado do estado
de oxidação (entre parênteses, algarismo romano); se o composto
for aniônico, usa-se a terminação -ato.
3. Os prefixos di e tri podem ser substituídos por bis e tris. Ao
invés dos algarismos romanos (notação de Stock), pode-se usar
números para designar a carga total (notação de Ewens-Bassett).
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Complexos de metais de transição
• Isomeria
• Constituição
Ex.: Composição Cr(H2O)6Cl3
– Três compostos distintos
•
•
•
•
[Cr(H2O)6]Cl3
violeta
[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
verde claro
• Diferentes propriedades
verde escuro
[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
Diferenças na composição da primeira esfera de coordenação
• Isômeros geométricos (estereoisômeros)
Ex.: diclorodiaminplatina(II): Pt(NH3)2Cl2 (quadrado plano)
– Quantas estruturas diferentes são possíveis?
– Quantas estruturas são possíveis em complexos tetraédricos?
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Complexos de metais de transição
• Isomeria
• Isômeros geométricos (estereoisômeros)
Ex.: Complexos octaédricos do tipo ML’4L”2
– Quantas estruturas diferentes são possíveis?
[Co(NH3)4Cl2]+ : isômero cis é violeta e isômero trans é verde.
Pergunta: Qual o estado de oxidação do Co neste complexo?
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Complexos de metais de transição
• Teorias de Ligação
• Estabilidade dos complexos resulta da redução da
energia do sistema (níveis de energia)
• Participação dos orbitais atômicos d
– Revisão: forma e orientação dos orbitais
• Explicação da cor e das propriedades magnéticas
• Duas teorias principais
– Teoria do Campo Cristalino
– Teoria do Campo Ligante
(chem-spot.blogspot.com )
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Teoria do Campo Cristalino
• Ligação entre o íon metálico e o ligante é considerada
puramente eletrostática
– Ex.: Ti3+ no retículo de um óxido
• Íon isolado: os cinco OA são degenerados
• Esfera com uma distribuição de 12 cargas
• Simetria octaédrica
• Energia de Estabilização do Campo Cristalino (EECC)
• O Δo
• A Série Espectroquímica
– Campo Forte x Campo Fraco
– Complexos de spin baixo e spin alto
• Distorção tetragonal e complexos plano-quadrados
• Simetria tetraédrica
• A TEORIA DO CAMPO LIGANTE
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Referências
•
•
A.L. Companion, Ligação Química, Edgard Blucher 1970
Mahan & Myers, Química, Edgard Blucher 1995 (Cap. 16)
•
Notas ou slides de aula dos professores Walter Mendes, Arnóbio
Gama, AC Pavão, João Bosco, A Alves Jr, et al.
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