Graduação
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  3. Química inorgânica  3.1. Química de Coordenação  3.1.1. Ligantes e compostos de coordenação  3.1.2. Teoria do campo cristalino  3.1.3. Teoria do Orbital Molecular em Compostos de Coordenação  3.1.4. Distorsão de Jahn–Teller  3.2. Química do Grupo Principal  3.2.1. Metais alcalinos e alcalino-terrosos  3.2.2. Halogênios e Gases Nobres  3.2.3. Metais de transição e seus complexos  3.2.4. Lantanídeos e Actinídeos  3.3. Química do estado sólido  3.3.1. Redes cristalinas e células unitárias  3.3.2. Defeitos em sólidos  3.3.3. Propriedades elétricas e magnéticas  3.3.4. Supercondutividade  3.4. Química bioinorgânica  3.4.1. Íons metálicos na biologia  3.4.2. Reações enzimáticas com metais  3.4.3. Intoxicação por metais e desintoxicação  3.4.4. Metaloproteínas e Metaloenzimas
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Química de Coordenação


A química de coordenação é um aspecto importante da química inorgânica que lida com o estudo de compostos de coordenação ou complexos. Estes compostos são formados pela combinação de íons metálicos com ligantes, que são moléculas ou íons capazes de doar pares de elétrons para o centro metálico. Compreender a química de coordenação é essencial para entender como os metais interagem em processos biológicos, medicinais e industriais.

Conceitos básicos

No núcleo da química de coordenação estão os compostos de coordenação, que geralmente consistem em um átomo ou íon metálico central rodeado por uma gama de moléculas ou íons ligados, conhecidos como ligantes. O íon metálico central e seus ligantes ligados formam um complexo de coordenação.

Átomo ou íon metálico central

O metal central é tipicamente um metal de transição, como ferro (Fe), cobre (Cu) ou níquel (Ni). Os metais de transição são particularmente adequados para formar compostos de coordenação porque possuem orbitais d parcialmente preenchidos, que podem facilmente aceitar pares de elétrons dos ligantes.

Exemplo: Considere o íon ferro(II) no complexo [Fe(CN)6]4-. Aqui, o ferro é o íon metálico central.

Ligantes

Ligantes são íons ou moléculas que podem doar pelo menos um par de elétrons para o metal central. Eles podem ser:

  • Monodentado: ligantes que doam um par de elétrons, como o íon cloreto (Cl-) ou amônia (NH3).
  • Bidentado: ligantes que podem formar duas ligações com o metal central, como etilenodiamina (en).
  • Polidentado: ligantes que podem formar múltiplas ligações, como o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA).

O número de pontos de ligação de um ligante é conhecido como a "denticidade" do ligante.

Número de coordenação

O número de coordenação de um complexo refere-se ao número de átomos doadores de ligantes ligados ao metal central. Os números de coordenação normalmente variam de 2 a 12, mas são geralmente encontrados entre 4 e 6.

Exemplo: No complexo [Co(NH3)6]3+, o número de coordenação do cobalto é 6 porque possui seis moléculas de amônia ligadas a ele.

Geometria dos compostos de coordenação

A geometria dos compostos de coordenação varia conforme o número de coordenação e a natureza do ligante.

Geometria linear

A coordenação ocorre no número 2. Aqui está uma representação visual simples:

l M l

Exemplo: [Ag(NH3)2]+

Geometria tetraédrica

Encontrada em complexos com número de coordenação 4. A forma tetraédrica é como uma pirâmide com base triangular.

Exemplo: [ZnCl4]2-

Geometria quadrado planar

Também encontrada com número de coordenação 4, típica para íons metálicos d8.

l l l l

Exemplo: [PtCl4]2-

Geometria octaédrica

Típica para número de coordenação 6, onde os ligantes estão distribuídos uniformemente ao redor do íon metálico.

Exemplo: [Co(NH3)6]3+

Isomerismo em compostos de coordenação

O isomerismo em compostos de coordenação surge das diferentes maneiras pelas quais os ligantes podem ser organizados em torno do centro metálico. Existem dois tipos principais: isomerismo estrutural e estereoisomerismo.

Isomerismo estrutural

Os tipos incluem:

  • Isomerismo de ligação: surge quando um ligante pode se ligar ao metal de mais de uma maneira. Exemplo: [Co(NH3)5(NO2)]2+ vs. [Co(NH3)5(ONO)]2+.
  • Isomerismo de coordenação: ocorre quando há uma troca de ligantes entre as partes catiônica e aniônica do composto. Exemplo: [Co(NH3)6][Cr(CN)6] vs. [Cr(NH3)6][Co(CN)6].

Estereoisomerismo

Os tipos incluem:

  • Isomerismo geométrico: Ocorre em complexos com certas disposições espaciais. Por exemplo, em complexos quadrado planar e octaédricos, [Pt(NH3)2Cl2] pode apresentar isomerismo cis e trans.
  • Isomerismo óptico: Encontrado em compostos de coordenação quirais que não se sobrepõem às suas imagens espelhadas. Exemplo: alguns complexos [Co(en)3]3+.

Estabilidade dos compostos de coordenação

A estabilidade de um composto de coordenação é uma indicação de quão fortemente o íon metálico se liga ao ligante. Os fatores que afetam a estabilidade incluem:

  • Natureza do íon metálico: A carga no metal e seu tamanho afetam a estabilidade do complexo. Maior carga positiva e menor tamanho geralmente formam complexos mais estáveis.
  • Natureza do ligante: Alguns ligantes formam ligações fortes com metais. Por exemplo, ligantes como cianeto (CN-) frequentemente formam complexos muito estáveis.
  • Efeito quelato: Ligantes polidentados como o EDTA formam complexos mais estáveis devido ao efeito quelato, onde múltiplas ligações são formadas na estrutura cíclica, aumentando grandemente a estabilidade.

Aplicações da química de coordenação

Os compostos de coordenação desempenham papéis importantes em diversas áreas:

Sistemas biológicos

  • Hemoglobina: Este complexo de coordenação contendo ferro é essencial para o transporte de oxigênio no sangue.
  • Vitamina B12: Contém um centro de cobalto e é importante para a síntese de DNA e produção de energia.

Catalisadores

Os compostos de coordenação são usados como catalisadores em muitos processos industriais, acelerando reações sem serem consumidos no processo.

  • Hidrogenação de alcenos: Catalisada por complexos de níquel, platina ou paládio.
  • Processo de Wacker: Um complexo de paládio é usado para converter etileno em acetaldeído.

Medicina

Alguns compostos de coordenação são usados diretamente em tratamentos médicos ou procedimentos de diagnóstico. Por exemplo, o cisplatina ([PtCl2(NH3)2]) é um conhecido medicamento anti-câncer.

Química ambiental

  • Amolecimento de água: O EDTA é usado em processos de tratamento de água para capturar íons metálicos, reduzindo assim a dureza da água.
  • Desintoxicação de metais pesados: Agentes quelantes removem metais tóxicos de organismos vivos.

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