Introdução aos Compostos de Coordenação Complexos são compostos químicos que contém um ÁTOMO OU ÍON CENTRAL, em torno do qual existem ÁTOMOS DOADORES DE PARES DE ELÉTRONS, arranjados com uma geometria definida que determina o NÚMERO DE COORDENAÇÃO do elemento central. Exemplo de complexo Número de coordenação = 6 geometria octaédrica representa íon central representa átomo doador

Introdução aos Compostos de Coordenação ÁTOMO CENTRAL : Elementos na forma catiônica: a maior parte são cátions de metais de transição metais de transição: possuem subcamadas d parcialmente preenchidas, ou originam íons com subcamadas d parcialmente preenchidas

Introdução aos Compostos de Coordenação ÁTOMOS DOADORES SÃO PROVENIENTES DE : MOLÉCULAS: contendo pares doares de elétrons ÂNIONS: Moléculas ou Íons que contém átomos doadores de elétrons são chamados de ligantes

O átomo doador é o átomo ligado diretamente ao metal. Introdução aos Compostos de Coordenação O átomo doador é o átomo ligado diretamente ao metal. N é o doador O é o doador

Íon hexaamincobalto (III) Introdução aos Compostos de Coordenação Exemplo de um íon complexo é o [Co(NH3)6]3+, no qual o íon Co3+ está rodeado por seis ligantes NH3. Íon hexaamincobalto (III) O Íon Cobalto se comporta como um ácido de Lewis (espécies receptoras de pares elétrons). Os Ligantes que são as moléculas de amônia se comportam como bases de Lewis (espécies doadoras de pares de elétrons). Portanto, complexos são compostos formados através de interações ácido-base de Lewis.

Introdução aos Compostos de Coordenação Um íon metálico central é rodeado de moléculas de água. As moléculas de água orientam – se de acordo com a atração eletrostática entre a carga do íon (positivo) e os pares de elétrons não partilhados da molécula de água que é o ligante. Portanto, todos os ligantes têm pares livres que são doados ao íon metálico. Portanto uma ligação coordenada envolve pares de elétrons livres dos átomos doadores com o metal.

Motivações para o Estudo de Compostos de Coordenação Algumas motivações para o estudo de compostos de coordenação.

Aplicação dos Compostos de Coordenação Química Produtos de Limpeza: O EDTA é um agente complexante capaz de formar quelatos com metais como Ca2+ Mg2+, criando um complexo iónico solúvel evitando a fixação cálcio em tubagens e materiais. O nome quelato provém da palavra grega chele, que significa garra ou pinça, referindo-se à forma pela qual os íons metálicos são “aprisionados” no composto. Limpeza de Ferrugem: o oxido de ferro é insolúvel em água, mas dissolve – se na presença de ácido oxálico dando origem ao íon complexo trioxalato ferrato (III) [ Fe ( C2O4)3 ]3 – solúvel

Cisplatina [Pt(NH3)2Cl2] Aplicação dos Compostos de Coordenação Medicina Tratamentos Quimioterápicos: Um dos complexos de maior sucesso na área da terapêutica é a cisplatina [Pt(NH3)2Cl2]. Este complexo tem a capacidade de se introduzir nas cadeias de DNA do núcleo das células. Como consequência desta introdução anómala na cadeia de DNA , a célula deixa de se replicar o que permite que a cisplatina seja um instrumento eficaz na cura do cancer. É injetada nas células tumorais o que as impede de se replicarem. Cisplatina [Pt(NH3)2Cl2]

Aplicação dos Compostos de Coordenação Bioquímica Atividade Biológica : A molécula de hemoglobina (C2952H4664O832N812S8Fe4) é um complexo de ferro , podendo ser dividida em mais de 500 aminoácidos. A parte principal da molécula é um anel heterocíclico contendo um átomo de ferro. Este átomo de ferro é o responsável por manter o oxigênio ligado à molécula e assegurar o transporte de oxigénio no sangue .

Complexos Metálicos: Definições

Complexos Metálicos: NC Número de Coordenação (NC) : número de átomos doadores diretamente ligados ao elemento central. Desta forma podemos destacar os NC para complexos já mostrados neste item: Os números de coordenação mais comuns são 4 e 6. NC = 4 (tetracoordenados) NC = 6 (hexacoordenados)

Complexos Metálicos: NC O número de coordenação de um íon metálico é geralmente influenciado pelos tamanhos relativos do íon e dos ligantes circundantes. Por exemplo, se um ligante é pequeno, um número maior deles pode ser acomodado dentro de uma esfera de coordenação O círculo central representa o metal e os laterais representam os ligantes Vale lembrar que o raio atômico ao longo de um período diminui da esquerda para direita (isto é uma conseqüência do aumento da carga nuclear efetiva ao longo do período). Assim um cátion pode apresentar uma esfera de coordenação mais volumosa o que permitiria acomodar um número maior ligantes a uma distância adequada .

Complexos Metálicos: Ligantes Existe uma variedades de espécies que podem atuar como ligantes. Na tabela abaixo algumas mais comuns.

Complexos Metálicos: Ligantes

Complexos Metálicos: Ligantes

Complexos Metálicos: Ligantes

Complexos Metálicos: NC e Geometrias É comum que complexos tenham a disposição dos ligantes de sua esfera de coordenação bem descrita, dependendo do caso, segundo uma forma ou então segundo uma geometria regular. O que se observa é uma relação entre o número de coordenação com a forma geométrica do complexo. Número de Coordenação 2: Forma Linear Geralmente este número de coordenação é mais comum para íons de elementos dos grupos 11 e 12 como Cu+1, Ag+1, Au+1, Hg+2 . Alguns exemplos destes íons complexos são: [AgCl2]- , [Hg(CH3)2] e [CuCl2]- .

Complexos Metálicos: NC e Geometrias Número de Coordenação 3: Forma Trigonal Plana Este é um número de coordenação pouco comum, ou seja existem poucos complexos com este número de coordenação. Da mesma forma que o caso anterior, este NC também é mais comum para os íons dos grupos 11 e 12: Cu+1, Ag+1, Au+1, Hg+2 . Nesta geometria os átomos doadores estão dispostos em cada um dos vértices de um triângulo. Alguns exemplos: [Cu(CN)3]2-; [Ag(PPh3)3]+; [Pt(P(Ph3)3], etc.

Complexos Metálicos: NC e Geometrias Número de Coordenação 4: Forma Tetraédrica Geralmente este número de coordenação é mais comum para íons cujo metal central tem configuração eletrônica d0,d1,d2,d5 a d10 (exceto d8). Não se conhecem com d3; para d4 somente com ligantes volumosos. Alguns exemplos de complexos com esta geometria: [MnO4]-(d0); [RuO4]-(d1); [FeO4]2-(d2); [MnCl4]2-(d5); [FeI4]2-(d6); [CoCl4]2-(d7); [Zn(OH)4]2- (d10).

Complexos Metálicos: NC e Geometrias Número de Coordenação 4: Forma Quadrado - Plana Quando o metal tem configuração d8, como no caso de Rh+1, Ir+1,Pd+2, Pt+2, Au+3, a geometria mais comum é a quadrado-plana. Isto é uma questão de energia de estabilização de campo ligante que será discutido posteriormente. Complexos de Ni +2 podem ou não ser quadrado – planos, dependendo do ligante. Alguns exemplos de complexos com esta geometria: [PtCl2(NH3)2] ; [Ni(CN)4]2- ; etc.

Complexos Metálicos: NC e Geometrias Número de Coordenação 5: Bipirâmide Trigonal (BPT) e Pirâmide de Base Quadrada (PBQ) Para este número de coordenação duas geometrias são comuns: Bipirâmide Trigonal (BPT) e Pirâmide de Base Quadrada (PBQ) . Diferente do caso de NC = 4, onde a geometria mais comum é a Tetraédrica, aqui não há uma “preferência”. Isso porque a diferença na energia de estabilização para as duas estruturas é relativamente pequena. Assim, é comum encontrarmos complexos BPT, PBQ, e ainda muitas outras estruturas que são altamente distorcidas, ou seja, estão entre uma BPT e um PBQ.

Complexos Metálicos: NC e Geometrias Número de Coordenação 6: Octraédrica (Oh) e Prisma – Trigonal (PT) Duas geometrias surgem para este NC: Octraédrica (Oh) e Prisma – Trigonal (PT) . Como estamos falando da geometria mais comum para o NC seis, a geometria octaédrica é a mais comum entre os compostos simples. Alguns exemplos para os íons d1 a d10: [Co(CN)6]3-; [Cr(NH3)6]3+; etc. A geometria prisma - trigonal é muito menos comum. Os íons metálicos como Zr4+, Hf4+, Mo4+, W4+ e Re6+ , resultando em complexos com forma geométrica prisma trigonal . Alguns exemplos são: [Zr(CH3)]2- e [Re(S2C2(CF3)2)3].