Cite pelo menos duas formas de obtenção de carbonilas metálicas, com exemplos.
Passo 1
O enunciado pede que eu cite pelo menos duas formas de obtenção de carbonilas metálicas e dê exemplos. Informações relevantes do enunciado: preciso apresentar métodos (duas ou mais) para sintetizar complexos do tipo carbonila metálica e, para cada método, dar um exemplo concreto (nome e/ou equação). Não há restrição sobre nível de detalhe, então vou explicar cada rota passo a passo, com condições experimentais típicas e um exemplo claro para cada uma.
Passo 2
Método 1 — carbonilação direta do metal: ideia básica e equação geral. Aqui a ideia é expor o metal (ou vapor/partículas finas do metal) a monóxido de carbono (\mathrm{CO}) em condições de pressão/temperatura apropriadas; o \mathrm{CO} coordena ao átomo metálico formando a carbonila. A equação geral para um caso simples é:
Explicando com calma: o metal neutro doa elétrons para os orbitais do \mathrm{CO} e o \mathrm{CO} doa seu par eletrônico do carbono ao metal (doação \sigma) e também aceita densidade eletrônica de volta do metal para seus orbitais \pi^* (retrodoadora \pi). Essas interações tornam a formação da carbonila favorável quando há CO em excesso e pressão suficiente.
Passo 3
Exemplo clássico do Método 1 — formação de tetracarbonilo de níquel: a reação foi descoberta historicamente e é um exemplo didático simples:
\mathrm{Ni} + 4\,\mathrm{CO} \xrightarrow{\text{pressão moderada, }T\\ \text{ambient\\ a baixa}} \mathrm{Ni(CO)_4}.ã
Notas didáticas: \mathrm{Ni(CO)_4} forma-se relativamente facilmente porque o níquel metálico reage com CO em condições de pressão suficiente; a reação pode ocorrer até mesmo a temperaturas moderadas. Atenção prática: \mathrm{Ni(CO)_4} é extremamente tóxico e volátil — na prova cite a equação e as condições, não tente isso no laboratório sem infraestrutura.
Passo 4
Exemplo adicional do Método 1 — pentacarbonila de ferro: outro carbonila bem conhecido obtido por carbonilação direta do ferro sob \mathrm{CO} e pressão elevada:
Didática: para metais como o ferro, normalmente é necessário \mathrm{CO} a pressões maiores e, muitas vezes, temperaturas controladas; industrialmente e no laboratório usa-se aparelho de alta pressão (autoclave). Em provas, lembre-se de indicar número de mols de \mathrm{CO} que coordenam (a estequiometria do complexo).
Passo 5
Método 2 — carbonilação por vaporização do metal (metal-vapor synthesis) ou por reação do metal em forma finamente dividida: aqui o metal é vaporizado (por aquecimento a alto vácuo) e feito reagir com \mathrm{CO} quando condensado; esse método é útil para metais refratários que não reagem bem em estado sólido. A equação representativa (para molibdênio, por exemplo) é:
Explicando: na síntese por vapor do metal, átomos metálicos muito reativos encontram moléculas de \mathrm{CO} e formam dímeros/monômeros carbonilados; ao condensar, obtém-se o carbonila estável. É técnica usada para metalóides e metais de alta reatividade.
Passo 6
Método 3 — carbonilação redutora de sais metálicos (redução + CO): muitas carbonilas são obtidas a partir de sais metálicos (haletos) em presença de \mathrm{CO} e um agente redutor. O processo geral é:
Exemplo qualitativo: para alguns metais de transição pode-se reduzir \mathrm{MCl_n} sob \mathrm{CO} com zinco ou alumínio ou outro redutor para gerar \mathrm{M(CO)_x}. Em síntese de laboratório, essa rota permite evitar o uso do metal livre e é útil quando o metal elementar não reage facilmente com \mathrm{CO} nas condições práticas.
Passo 7
Método 4 — substituição de ligantes em complexos pré-existentes (troca por \mathrm{CO}): se já existe um complexo do metal com outros ligantes (haletos, aminas, carbonatos), muitas vezes basta expor esse complexo a \mathrm{CO} (às vezes sob aquecimento ou luz) para que ocorra substituição e formação da carbonila. Exemplo fácil de entender: a exposição de um complexo metálico contendo ligantes labéis a \mathrm{CO} pode dar:
\mathrm{[M(L)_n]Y} + x\,\mathrm{CO} \xrightarrow{\text{T ou luz}} \mathrm{M(CO)_x} + \text{L e/ou Y liberados}.
Didática: esse é um método comum em química de coordenação porque evita trabalhar com metal elementar e explora reatividade de troca de ligantes; útil para preparar carbonilas de metais já em complexos.
Passo 8
Resumo prático para prova e observações importantes (linguagem de amigo): as duas formas mais diretas e clássicas que valem citar na prova são:
carbonilação direta do metal com \mathrm{CO} (ex.: \mathrm{Ni} + 4\,\mathrm{CO} \to \mathrm{Ni(CO)_4} e \mathrm{Fe} + 5\,\mathrm{CO} \to \mathrm{Fe(CO)_5});
carbonilação de metal vaporizado (synthesis por metal-vapor) ou carbonilação redutora de sais metálicos (ex.: formação de \mathrm{Mo(CO)_6} por vaporização de Mo em \mathrm{CO} ou redução de haletos metálicos sob \mathrm{CO}).
Dica de prova: cite condições (pressão de \mathrm{CO}, necessidade de redução ou aquecimento) e um exemplo por método; se puder, comente segurança (por exemplo, \mathrm{Ni(CO)_4} e \mathrm{Fe(CO)_5} são tóxicos). Você manda bem se listar método + equação + condição curta.
Resposta
Carbonilação direta do metal com \mathrm{CO}; exemplo: \mathrm{Ni} + 4\,\mathrm{CO} \rightarrow \mathrm{Ni(CO)_4}.
Carbonilação por vaporização do metal (metal‑vapor synthesis) ou carbonilação redutora de sais metálicos; exemplo: \mathrm{Mo\,(vap)} + 6\,\mathrm{CO} \rightarrow \mathrm{Mo(CO)_6} (metal‑vapor) e rotas redutoras a partir de haletos metálicos sob \mathrm{CO}.