Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

Pós-graduação → Química orgânica → Química Organometálica ↓


Complexos de Metais de Transição


Os complexos de metais de transição são um tópico importante no campo da química organometálica, que faz a ponte entre a química inorgânica e orgânica. Esses complexos envolvem a interação de metais de transição com ligantes que podem formar ligações covalentes coordenadas. Eles desempenham papéis importantes em vários processos catalíticos, ciência dos materiais e funções biológicas.

Estrutura e formação

Complexos de metais de transição contêm um átomo ou íon metálico central cercado por moléculas ou ânions chamados ligantes. Os ligantes doam pares de elétrons para o metal, formando ligações de coordenação. O centro metálico em um complexo de metal de transição geralmente provém do bloco d ou f da tabela periódica. A formação desses complexos pode ser representada pela fórmula geral:

[ML n ]

onde M é o metal, L é o ligante e n é o número de ligantes ligados ao centro metálico.

Ligantes: classificação e exemplos

Os ligantes são frequentemente classificados com base em sua denticidade, que se refere ao número de sítios doadores que podem se ligar ao íon metálico. Tipos comuns de ligantes incluem:

  • Ligantes monodentados: Esses ligantes têm um único átomo doador que pode se ligar ao metal. Exemplos incluem água (H 2 O), amônia (NH 3) e o íon cloreto (Cl -).
  • Ligantes bidentados: Esses ligantes têm dois átomos doadores que podem se ligar ao centro metálico simultaneamente. Um exemplo disso é o etilenodiamina (H 2 NCH 2 CH 2 NH 2).
  • Ligantes polidentados: Esses ligantes têm múltiplos átomos doadores. Um exemplo popular disso é o etilenodiaminotetraacetato (EDTA), que possui seis átomos doadores.

Número de coordenação e geometria

O número de coordenação está relacionado ao número de átomos doadores de ligantes ligados ao centro metálico. Esse número, juntamente com a configuração eletrônica do metal, determina a estrutura geométrica do complexo. Geometrias de coordenação comuns incluem:

  • Octaédrica: Comumente encontrada em complexos com número de coordenação de seis, como [Co(NH 3 ) 6 ] 3+.
  • Plano quadrado: Geralmente existe em complexos com número de coordenação de quatro, como [PtCl 4 ] 2-
  • Tetraédrica: Encontrada em complexos com número de coordenação quatro, incluindo [NiCl 4 ] 2-

Exemplo de estrutura geométrica: complexo octaédrico

M

Estrutura eletrônica e ligação

A estrutura eletrônica dos complexos de metais de transição é determinada pelos orbitais d do metal, que afetam significativamente as características e propriedades de ligação do complexo. Transições d-d (onde elétrons saltam entre orbitais d) dão origem às propriedades de cor frequentemente observadas nesses complexos. A teoria do campo ligante e a teoria do campo cristalino são importantes para explicar essas características eletrônicas.

Teoria do campo cristalino

A teoria do campo cristalino (CFT) descreve o efeito dos ligantes sobre os orbitais d do metal central. Em um arranjo octaédrico, os orbitais d se dividem em dois níveis de energia: e g e t 2g. A diferença de energia entre esses níveis é denotada como Δ (energia de divisão do campo cristalino). A magnitude de Δ é afetada pelo tipo de ligante, já que alguns ligantes (ligantes de campo forte) causam divisões mais substanciais do que outros (ligantes de campo fraco).

Teoria do campo ligante

A teoria do campo ligante (LFT) expande a CFT ao considerar aspectos covalentes da ligação. Ela fornece uma descrição mais precisa das interações de ligação em complexos de metais de transição, considerando a sobreposição entre orbitais d do metal e orbitais dos ligantes. Essa teoria é útil para inferir reatividade complexa e propriedades magnéticas.

Relevância biológica

Complexos de metais de transição têm importantes implicações biológicas. Muitos metaloenzimas e metaloproteínas contêm complexos metálicos em seus sítios ativos, onde desempenham papéis importantes na atividade enzimática e no transporte eletrônico. Por exemplo, a hemoglobina em nosso sangue é um complexo de porfirina com ferro, que é importante para o transporte de oxigênio.

Exemplo: hemoglobina

A hemoglobina é um complexo proteico que liga e transporta moléculas de oxigênio (O 2) por todo o corpo usando ferro coordenado em um anel porfirina (conhecido como heme). O ambiente de coordenação permite uma ligação reversível, que é essencial para sua função.

Aplicações em catalisadores

Complexos de metais de transição são excepcionalmente importantes em catálise, que facilita a transformação de compostos químicos. Eles funcionam na catálise homogênea, onde o catalisador está na mesma fase dos reagentes, que é frequentemente usada em uma variedade de processos industriais e sínteses orgânicas.

Exemplos de catálise

  • Hidrogenação: O catalisador Wilkinson [RhCl(PPh 3 ) 3 ] é usado na hidrogenação de alcenos.
  • Oxidação: Complexos de metais de transição, especialmente platina e paládio, são usados para reações de oxidação em síntese orgânica.
  • Polimerização: Catalisadores de Ziegler-Natta baseados em complexos de titânio e alumínio são amplamente utilizados para a polimerização de alcenos.

Síntese de complexos de metais de transição

A síntese de complexos de metais de transição envolve vários métodos gerais, incluindo a combinação direta de ligantes e sais metálicos, bem como a síntese de template, onde o íon metálico direciona a formação da estrutura do ligante.

Exemplo: síntese de complexos de níquel

Para sintetizar complexos de níquel com etilenodiamina, o complexo pode ser obtido combinando cloreto de níquel com etilenodiamina em meio aquoso:

[Ni(en) 3 ]Cl 2

Estabilidade de complexos de metais de transição

A estabilidade dos complexos de metais de transição depende de muitos fatores, incluindo a natureza do metal, o tipo de ligante e condições ambientais, como pH e temperatura. Substituição de ligantes e o efeito quelato também são considerações importantes na determinação da estabilidade.

Efeito quelato

O efeito quelato refere-se à estabilidade aumentada de complexos contendo ligantes polidentados em comparação com complexos semelhantes contendo ligantes monodentados equivalentes. Isso se deve à formação de estruturas anelares estáveis em complexos de ligantes polidentados.

Conclusão

Complexos de metais de transição são uma área importante da química que desempenha muitos papéis em processos industriais, biológicos e ambientais. Suas propriedades estruturais e eletrônicas únicas permitem uma ampla gama de funções e aplicações, desde catálise até importantes vias biológicas. Compreender sua estrutura, função e reatividade avança tanto a química fundamental quanto a ciência aplicada.


Pós-graduação → 2.4.3


U
username
0%
concluído em Pós-graduação

← Anterior (2.4.2)
Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio
Próximo (2.4.4) →
Ligação metal-carbono

Comentários 



Complexos de Metais de Transição

https://www.chemistryelite.com/g/2.4.3?ceal=pt