Composto de Cordenação-2015 1

Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas Departamento de Química Profª Ana Alcântara UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO Química Inorgânica II Unidade I Compostos de Coordenação Introdução condutividade e número de coordenação 271115 Por quê o interesse em estudar compostos de coordenação dos metais de transição Metais de transição Diversidade de cores Ex Algumas substâncias de Cu Azurita Cu3OH2CO32 Azul egípcio CaCuSiO10 Compostos de Coordenação Histórico Pigmentos azuis Considerado um dos primeiros pigmentos artificiais tendo sido obtido pela primeira vez em torno de 3000 AC Diesbach pintor 1704 introduziu o pigmento Azul da Prússia na preparação de tintas artísticas Compostos de Coordenação Histórico Estrutura resolvida 70 anos mais tarde onde cristal cúbico de Fe4FeCN613H2O são compostos por dois íons FeII e FeIII unidos por uma ponte cianeto Sua cor provém da transição intervalência FeII FeIII Compostos de Coordenação Histórico Tassaert 1798 primeiro relato da formação de complexos de cobalto com amônia CoNH36 Cl3 Coloração alaranjada Não isolou a substância nem explicou o fenômeno aminas de cobalto Compostos de Coordenação Histórico Compostos de Coordenação X Compostos de adição Quando combinamos quantidades estequiométricas de dois ou mais compostos estáveis compostos são formados KCl MgCl2 carnalita K2AlSO42 12 H2O alúmen de potássio CuSO4 4 NH3 H2O sulfato de tetramincobre II monohidratado FeCN2 4 KCN ferrocianeto de potássio Perdem sua estabilidade em solução Ex K Mg2 Cl Conservam sua identidade em solução FeCN Ao fim do séc XIX era sabido entre os químicos que Alguns elementos eram tidos com valências fixas ex Na 1 O 2 dentre outros Alguns elementos podiam exibir duas ou três valências distintas ex Cu 1 ou 2 P 3 3 ou 5 dentre outros Alguns elementos entretanto exibiam poderes de combinação que eram difíceis de conciliar com suas valências usuais Ex compostos de cromo e de platina com íons cloreto para completar valências porém ainda asssim reagiam com moléculas de amônia que já possuia todos seus átomos satisfeitos eletronicamente Compostos de Coordenação Histórico Por quê um sal estável como CrCl3 PtCl2 ou CoCl3 reagiria com um número variável de moléculas estáveis de um certo composto para formar compostos novos Compostos de Coordenação Histórico Até o fim do século XIX os compostos de coordenação não tinham suas estruturas completamente elucidadas Suas propriedades estranhas tais como desafiar as leis de valência empregadas na época lhes conferiram o nome usual de COMPLEXOS Um estudo sistemático e aprofundado sobre o assunto recebeu a atenção de dois cientistas que trabalharam de forma independente Alfred Werner alemão Sophus Jørgensen dinamarquês Possível fórmula estrutural usando princípios da química orgânica Compostos de Coordenação Histórico Jørgensen Teoria de Cadeias Compostos de Coordenação Histórico Werner Prêmio Nobel 1913 Publicação em 1893 Teoria surgiu antes da decoberta do elétron por Thompson em 1896 ou seja antes da descoberta da teoria eletrônica de valência Compostos de Coordenação Histórico CoCl3 6 NH3 3AgCl amarelo CoCl3 5 NH3 2AgCl púrpura CoCl3 4 NH3 AgCl verde CoCl3 3 NH3 não ocorria reação Experimento de Werner 3 Cl Co NH3 NH3 NH3 NH3 NH3 NH3 Ag Cl Cl 3AgCl Compostos de Coordenação Histórico CoCl3 5 NH3 2AgCl Experimento de Werner 2 Cl Co NH3 NH3 NH3 NH3 NH3 Ag Cl Cl 2AgCl Cl Co NH3 NH3 NH3 NH3 Ag Cl Cl AgCl CoCl3 4 NH3 AgCl 1 1 O que serão estes compostos 2 Que estruturas terão DETALHE Naquela época não existia o DRX TODOS OS ESTUDOS DE WERNER FORAM REALIZADOS MEDIANTE A INTERPRETAÇÃO DE SIMPLES REAÇÕES QUÍMICAS Compostos de coordenação Werner desenvolveu sua teoria sobre a Química de Coordenação com 26 anos de idade 1893 e recebeu o Premio Nobel de Química em 1913 Em 25 anos supervisionou 200 doutorandos e publicou sínteses para mais de 8000 complexos Compostos de coordenação Desenvolvimento da química de coordenação teoria de Werner Werner descobriu que CoCl3nNH3 n 1 até 4 pode existir como quatro diferentes compostos com diferentes números de íons Cl livres por fórmula unitária Ele deduziu que os ligantes NH3 estavam ligados covalentemente ao íon central de Co3 Werner descobriu que um total de seis ligantes estavam ligados ao íon CoIII central No caso do CoCl34NH3 existem dois isômeros para os ligantes de Cl ligados ao Co 1 O metal está em um estado de oxidação particular valência primárianão direcional 2 O complexo tem um número fixo de coordenação valência secundáriadirecional 3 Os ligantes estão ligados ao metal por uma ligação que se assemelha a uma ligação covalente Compostos de coordenação O que é um complexo de coordenação Ion central ácido de Lewis circundado por um conjunto de ligantes bases de Lewis Ligante doa dois elétrons aos orbitais d do metal formando uma ligação química Outra importante observação de Werner foi analisar a condutividade elétrica dos compostos em solução aquosa Condutividade é usada para especificar o caráter elétrico de um material É o indicativo da facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica Tabela 1 Compostos de coordenação e suas condutâncias ohm1cm1mol1 Fórmula Empírica Condutância Molar Número de íons Fórmula de Werner NaCl 124 2 NaCl CaCl2 261 3 CaCl2 LaCl3 393 4 LaCl3 PtCl46NH3 523 5 Pt NH3 6Cl4 PtCl4NH3KCl 109 2 KPtNH3Cl5 PtCl42KCl 256 3 K2PtCl6 Fórmula Empírica Condutividade C 0001 mol L¹ Formulação de Werner 1 Para cada composto da esquerda escolha o da direita que melhor se aproxima com relação à condutividade molar em água aCrH2O3Cl3 i KNO3 b CoClNH35Cl2 ii CH3OH cAgNH32Cl iii MgNO32 2 Escreva a formula de Werner para a PtCl42KCl eletrólito 21 bCoCl34NH3 eletrolito 11 c NiCl22H2O não eletrólito d CoCl2Br4NH3 eletrólito 11 e PtCl4KClNH3 eletrólito 11 f CoCN3 3KCN eletrólito 31 Exercício Formação de um Composto de Coordenação Ocorre através de uma reação ÁCIDO BASE de LEWIS Onde o íon central é o ácido de Lewis os ligantes da esfera interna são bases de Lewis Esfera interna ligantes ligados diretamente ao átomo ou íon central Esfera externa íons interagindo com a primeira esfera de coordenação Os compostos de Coordenação englobam os compostos de Werner e também os compostos organometálicos MC Compostos de coordenação Compostos de coordenação Ligantes Em alguns complexos um ligante ocupa mais de uma posição de coordenação Por exemplo a eletilenodiamina forma um complexo de íons cobre II Ligantes quelato aumenta a estabilidade do complexo comparado a um ligante monodentado Fator entrópico Fator cinético ácido etilenodiamino tetraacético Table 81 Continued Name Formula Abbreviation Donor atoms Number of donors Isotiocyanato NCS 1 NitratO NO₃ 1 or 2 Nitrito NO₂ 1 Nitro NO 1 Oxo O² 1 Oxalato O₂² 2 Pyridine py N 1 Sulfido S² 1 Tetraazacyclotradecan cyclam N 4 Thiocyanato SCN 1 Thiolato RSH 1 Triaminotriethylamine NCH₂CH₃₃ 4 Tricyclohexylphosphine PC₆H₁₃₃ 1 Triethylphosphine PC₂H₅₃ 1 Trimethylphosphine PCH₃₃ 1 Triphenylphosphine PPh₃ 1 Ligantes com mais de um átomo doador Metais e quelatos nos sistemas vivos Muitos quelantes naturais são desenvolvidos em torno da molécula de porfina Depois que os dois átomos de H são perdidos a porfina é um ligante tetradentado Porfirinas complexos metálicos derivados da porfina Duas importantes porfirinas são heme Fe² e a clorofila Mg² A mioglobina é proteína contendo uma unidade heme que armazena o oxigênio em células Ligantes com mais de um átomo doador Porfina Oxihemoglobina Oxioglobina Metais e quelatos nos sistemas vivos Anel de quatro membros contendo nitrogênio se liga a unidade heme à proteína Quando o oxigênio é ligado ao ferroII no heme formase a oximoglobina O íon Fe² na oximoglobina ou na oxiemoglobina é octaédrico Quatro átomos de N do anel de porfina disco vermelho estão ligados ao centro de Fe² Compostos de coordenação estados de oxidação A geometria de compostos de coordenação depende do número de ligandos em torno do átomo central Os números de coordenação e as geometrias mais comuns para os complexos são Número de Coordenação e gerometria Número de Coordenação de um Composto de Coordenação Número de Coordenação 1 Baixo Número de Coordenação Número de Coordenação 4 Complexos Quadrado Planares Complexos Tetraédricos Número de Coordenação 6 As geometrias mais importantes