COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO de Metais de Transição

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1 COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO de Metais de Transição 1

2 Metais de transição na Tabela Periódica [Ar]3d 1 4s 2 [Ar]3d 10 4s 2 Configuração electrónica e outras propriedades dos metais da 1ª série de transição Electronegatividade Energia de ionização 1ª 2ª 3ª Raio atómico (pm) M M M Potencial de redução padrão (V)* Sc Configuração electrónica 1, ,08 Ti 1, ,63 V M 4s 2 3d 1 4s 2 3d 2 4s 2 3d 3 4s 1 3d 5 4s 2 3d 5 4s 2 3d 6 4s 2 3d 7 4s 2 3d 8 4s13d10 M d 2 3d 3 3d 4 3d 5 3d 6 3d 7 3d 8 3d 9 M 3+ [Ar] 3d 1 3d 2 3d 3 3d 4 3d 5 3d 6 3d 7 3d 8 1, ,2-0,74-1,18-0,44-0,28-0,25 * A semi-reacção para a qual foram calculados os valores é M 2+ (aq) + 2e - M(s), à excepção de Sc e Cr, para os quais a reacção considerada é M 3+ (aq) + 3e - M(s). Cr 1, Mn 1, Fe 1, Co 1, Ni 1, Cu 1, ,34 2

3 Estados de Oxidação de Metais de Transição Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3 3,4 2, 3, 2, 3, 2, 3, 2, 3 2, 3 2 1, 2 2 4, 5 4, 6 4, 6, 7 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 3 4 3,4, 5 2,3,4, 2,3,4, 2,3,4, 1, 3 2, , 6 5,6,7 5,6,7, 8 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 3 4 1ª série de transição 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 Escândio Titânio Vanádio Crómio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre 3

4 Importância dos complexos de metais de transição 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(H 2 O) 6 ] 3+ [Ni(H 2 O) 6 ] 2+ [Zn(H 2 O) 6 ] 2+ [Co(H 2 O) 6 ] 2+ [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ 4

5 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 Iões ou moléculas que se unem Nº de átomos ligados ao elemento central Ligandos que se unem directamente ao elemento central ELEMENTO CENTRAL LIGANDOS NÚMERO DE COORDENAÇÃO 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 O H H N H H Cl - C O Nº de coordenação = 6 5

6 EXEMPLO de um complexo Número de coordenação = 4 Cores variadas de complexos de pentamino cobalto 6

7 O átomo do ligando que se encontra directamente ligado ao centro metálico denomina-se átomo dador. H H H H H O número de átomos dadores que circundam o centro metálico éo número de coordenação. Ligandos com: Um átomo dador Dois átomos dadores O monodentado bidentado H 2 O, NH 3, Cl - Etilenodiamina NH 2 -CH2-CH2-NH 2 Três ou mais átomos dadores polidentado EDTA [(OOCCH 2 ) 2 -N-CH 2 -CH 2 -N(CH 2 COO) 2 ] 4- N Ligandos Monodentados/Polidentados LIGANDO MONODENTADO Ligando que se coordena por apenas um átomo ao elemento central LIGANDO BIDENTADO, TRIDENTADO,... Ligando que se coordena por dois, três,... átomos ao elemento central LIGANDO POLIDENTADO ou QUELANTE Ligando que se pode coordenar por mais que um átomo ao elemento central. ANÉIS DE QUELAÇÃO Ciclos constituídos pelo elemento central e pela cadeia do ligando entre os átomos coordenantes 7

8 Tris(etilenodiamina) níquel(ii) [Ni(en) 3 ] 2+ Ligando bidentado H 2 N CH 2 CH 2 NH 2 Ligando polidentado (EDTA) Os ligandos bidentados e polidentados denominam-se agentes quelantes 8

9 Ligando polidentado (hexadentado) Ácido EtilenoDiaminoTetrAcético (EDTA) 9

10 Diferença entre Ligando e Contra-ião Diferença entre Ligando e Contra-ião Laranja Rosa 10

11 Composto de coordenação Ião complexo Contra -iões Catião metálico Ligandos Número de Coordenação (1 + 5 = 6) Complexos em Sistemas Biológicos: a Hemoglobina 11

12 Complexos em Sistemas Biológicos: a Hemoglobina Ligandos: Porfirina no plano (átomos coordenantes = N) Aminoácido axial (His: coordenação N) Sexta posição livre para aceitar O 2 Grupo hemo da hemoglobina: Metal central = Fe Coordenação octaédrica Fe Complexos em Sistemas Biológicos: a Hemoglobina 12

13 Cálculo de números de oxidação de metais em complexos Quais são os números de oxidação dos metais em K[Au(OH) 4 ] e [Cr(NH 3 ) 6 ](NO 3 ) 3? OH - tem uma carga -1 K + tem uma carga +1 n.o (Au) x(-1) = 0 n.o.(au) = +3 NO 3- tem uma carga -1 NH 3 tem carga 0 n.o(cr) + 6x(0) + 3x(-1) = 0 n.o(cr) = +3 13

14 Preencher a tabela Composto de coordenação Ião metálico central Ligandos Átomos doadores dos ligandos Contra -ião Número de coordenação do metal Na 2 [Zn(CN) 4 ] Zn 2+ CN - C Na + 4 [CoCl 2 (en) 2 ]Cl Co 3+ Cl -, en Cl, N Cl - 6 [Cu(H 2 O) 4 ]SO 4.H 2 O Cu 2+ H 2 O O SO [NiBr 2 (PEt 3 ) 2 ] Ni 2+ Br -, PEt 3 Br, P - 4 K 2 [NiEDTA] Ni 2+ EDTA N, O K + 6 Compostos de Coordenação Elemento Central Ligando/Quelato (Bidentado) Anel de Quelação Esfera de Coordenação Contra-Ião Átomo Coordenante Nº de Coordenação glossário Cálculo do nº de oxidação 14