Metais de Transição Complexos de Coordenação Campo Cristalino e Campo Ligante 1
Revisão: Luz e Cor Equação fundamental Espectro eletromagnético Absorção de fóton; cor refletida Relaxação vibracional (não ocorre em átomos gasosos) 2
Revisão: Magnetismo Diamagnetismo Paramagnetismo Balança de Gouy 3
Os metais de transição Alguns óxidos dos metais de transição: TiO 2 branco Ti 2 O 3 púrpura TiO bronze (marrom claro) V 2 O 5 amarelo VO 2 azul CrO 3 vermelho escuro Cr 2 O 3 verde escuro, marrom se aquecido CrO 2 (sint) preto Fe 2 O 3 marrom avermelhado FeO preto NiO verde pálido Diversas propriedades magnéticas e estruturas são encontradas Diferentes cores para soluções aquosas de M 2+ 4
Os metais de transição Propriedades gerais Em solução, íons são hexahidratados Cor é devida à absorção de luz pelo íon [M(H 2 O) 6 ] 2+ 5
Os metais de transição Soluções contendo íons de metais de transição Co(NO 3 ) 2 ; K 2 Cr 2 O 7 ; K 2 CrO 4 ; NiCl 2 ; CuSO 4 ; KMnO 4 (http://en.wikipedia.org/wiki/transition_metalhttp://en.wikipedia.org/wiki/transition_metal ) Solução aquosa de CuSO 4 Complexo Cu(H 2 O) 6 2+ e íons SO 4 2- Exercício: Calcule a energia da luz azul e da luz vermelha (400 e 700 nm) ( em kj mol -1 ) 6
Os metais de transição Soluções contendo íons de metais de transição Co(NO 3 ) 2 ; K 2 Cr 2 O 7 ; K 2 CrO 4 ; NiCl 2 ; CuSO 4 ; KMnO 4 (http://en.wikipedia.org/wiki/transition_metalhttp://en.wikipedia.org/wiki/transition_metal ) 7
Os metais de transição Diagrama de cores complementares ( drexel.edu/pages ) 8
Alguns comentários Disco(s) de Newton ( http://demo.physics.uiuc.edu/lectdemo/scripts/demo_descript.idc?demoid=426 ) ( en.wikipedia.org ) 9
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 Exemplos (oxalato, EDTA) 10
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). 11
Complexos de metais de transição Isomeria Constituição Ex.: Composição Cr(H 2 O) 6 Cl 3 Três compostos distintos [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3 violeta [Cr(H 2 O) 5 Cl]Cl 2 H 2 O verde claro Diferentes propriedades [Cr(H 2 O) 4 Cl 2 ]Cl 2H 2 O verde escuro Diferenças na composição da primeira esfera de coordenação Isômeros geométricos (estereoisômeros) Ex.: diclorodiaminplatina(ii): Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 (quadrado plano) Quantas estruturas diferentes são possíveis? Quantas estruturas são possíveis em complexos tetraédricos? 12
Complexos de metais de transição Isomeria Isômeros geométricos (estereoisômeros) Ex.: Complexos octaédricos do tipo ML 4 L 2 Quantas estruturas diferentes são possíveis? [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ] + : isômero cis é violeta e isômero trans é verde. Pergunta: Qual o estado de oxidação do Co neste complexo? 13
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 ) 14
Teoria do Campo Cristalino Ligação entre o íon metálico e o ligante é considerada puramente eletrostática Ex.: Ti 3+ 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 Δ o 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 15
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. 16