Equilíbrio de Complexação: Reações e Tipos de Ligantes

Prof Suellen Cadorin Fernandes EQUILÍBRIO DE COMPLEXAÇÃO 2 As reações de complexação são amplamente utilizadas na química analítica Baseiase na reação entre um íon metálico um cátion e um ânion ou molécula neutra que possui um ou mais pares de elétrons não compartilhados moléculas contendo N O S halogênios com a formação de um complexo estável INTRODUÇÃO 3 Os íons metálicos são ácidos de Lewis receptores de pares de elétrons de um ligante doador de elétrons que são bases de Lewis DEFINIÇÕES O número de ligações covalentes que um cátion tende a formar com doadores de elétrons corresponde ao seu número de coordenação Valores típicos 2 4 e 6 4 É semelhante à formação de um sólido iônico pouco solúvel exceto quanto à natureza homogênea do equilíbrio pois na complexação formamse espécies pouco dissociáveis e não pouco solúveis DEFINIÇÕES 5 TIPOS DE COMPLEXANTES Há dois tipos de ligantes INORGÂNICOS Tiocianato e isocianatos azoteto e outros pseudohaletos para íons FeIII CoII MoIII BiII NbIV RhIII entre outros íons Peróxidos para a formação de peroxilas complexos de titânio vanádio e nióbio ORGÂNICOS Agentes quelantes com vários grupos doadores de elétrons 6 FORMAÇÃODE COMPLEXOS Ligante monodentado São bases de Lewis que doam somente um par de elétrons ou seja ligase ao íon metálico através de apenas um átomo Ex NH3 CN Ligante bi e polidentados São também conhecidos como ligantes quelantes eles doam dois ou mais pares de elétrons ou seja ligamse ao íon metálico através de dois ou mais átomos Ex etilenodiamina EDTA entre outros 7 O efeito quelato capacidade de ligantes multidentados formarem complexos mais estáveis que os formados por ligantes monodentados que tenham estrutura semelhante FORMAÇÃODE COMPLEXOS O termo quelato vem do grego chele e significa prender com garras Kf 8x109 Kf 4x109 8 Como ocorrem as reações de formação de complexos 9 Como ocorrem as reações de formação de complexos 10 Constante de estabilidade ou de formação 11 Estabilidade dos compostos complexos Princípio semelhante à Lei de Ação das massas aplicada ao equilíbrio ácidobase Se adicionarmos amônia em excesso a uma solução contendo íons prata o complexo AgNH32 será formado 12 Estabilidade dos compostos complexos 13 LIGANTES ORGÂNICOS Alguns complexo são formados por reagentes orgânicos que apresentam numa mesma molécula doadores e aceptores eletrônicos grupamento ÁCIDO e BÁSICO ao mesmo tempo EDTA É UM LIGANTE HEXADENTADO um dos reagentes mais importantes e mais usados 14 O EDTA combina com íons metálicos na proporção de 11 não importando a carga do cátion PROPRIEDADES ÁCIDOBASE DO EDTA 16 OUTROS AGENTES COMPLEXANTES ORGÂNICOS K₁ 102x10² H₃YH₃O H₄Y 17 OUTROS AGENTES COMPLEXANTES ORGÂNICOS 18 OUTROS AGENTES COMPLEXANTES ORGÂNICOS 19 ANÁLISE QUALITATIVA A formação de complexos na análise qualitativa inorgânica ocorre frequentemente e é utilizada na separação ou identificação Um dos mais frequentes fenômenos que ocorre na formação de um íon complexo é uma mudança de cor na solução Exemplos Cu2 4NH3 CuNH342 azul azulescuro Fe2 6CN FeCN64 verdeclaro amarelo Um outro fenômeno importante muitas vezes observado quando da formação de íons complexos é um aumento de solubilidade Muitos precipitados podem dissolverse em decorrência da formação de complexos AgCls 2NH3 AgNH32 Cl 20 Considere a adição de amônia ao AgCl precipitado branco A reação global é AgCls 2NH3aq AgNH32aq Claq Efetivamente o Ag aq foi removido da solução Pelo princípio de Le Châtelier a reação direta a dissolução do AgCl é favorecida AgCls Ag aq Cl aq Ag aq 2NH3aq AgNH32aq ANÁLISE QUALITATIVA a 22 Muitos agentes complexantes e quelantes são bases de Lewis isto é capazes de doar par de elétrons e também bases de Brönsted isto é capazes de receber prótons e consequentemente serão afetados pelas mudanças no pH A reação é influenciada pelo pH porque o agente quelante não se apresenta totalmente na forma do íon quelante livre ou sejam os íons hidrogênio competem com o íon metálico na quelação 1 Efeito do pH sobre o equilíbrio metalcomplexo Fatores que influenciam no equilíbrio dos complexos 23 Exercício 1 Qual é a concentração de íons Cd2 numa solução 01 mol L1 do íon complexo CdCN42 Kd 14x1019 CdCN42 Cd2 4CN 01 x x 4x Kd Cd2 CN4 CdCN42 14x1019 x 4x4 01 x 14x1019 256 x5 01 x 353x105 mol L1 24 Exercício 2 Calcule a concentração de Ag presente em solução no equilíbrio quando amônia concentrada é adicionada à solução de 0010 mol L1 de AgNO3 para fornecer uma concentração no equilíbrio de NH3 020 mol L1 Kf 17x106 1Kf 59x108 para a reação contrária dissociação AgNH32 aq Ag aq 2NH3 aq Início 0010 Eq 0010 x x 020 25 Exercício 2 Calcule a concentração de Ag presente em solução no equilíbrio quando amônia concentrada é adicionada à solução de 0010 mol L1 de AgNO3 para fornecer uma concentração no equilíbrio de NH3 020 mol L1 Kf 17x106 1Kf 59x108 para a reação contrária dissociação AgNH32 aq Ag 2NH3 aq 0010 x x 020 Kd Ag NH32 AgNH32 59x108 x 0202 001 x 59x108 004 x 001 x 148x108 mol L1 26 Exercício 3 010 mol de sulfato cúprico CuSO4 é adicionado a 10 litro de NH3 20 mol L1 Calcule a concentração de Cu2 na solução resultante assumindo volume constante Kd 1x1012 Cu2 aq 4NH3aq CuNH34 2 aq Início 20 Adicionado 01 4 x 01 Eq 16 01 CuNH34 2 aq Cu2aq 4NH3aq 01 x x 16 4x 27 Exercício 3 010 mol de sulfato cúprico CuSO4 é adicionado a 10 litro de NH3 20 mol L1 Calcule a concentração de Cu2 na solução resultante assumindo volume constante Kd 1x1012 Kd Cu2 NH34 CuNH34 2 10x1012 x 16 4x4 01 x 10x1012 655x 01 x 153X1014 mol L1 CuNH34 2 aq Cu2aq 4NH3aq 01 x x 16 4x