O complexo de coordenação \left[\mathrm{Ni}(\mathrm{CO})_{4}\right] é amplamente utilizado em catálise industrial, especialmente em processos de hidrogenação e em reações de formação de ligações carbono-carbono. Este composto é formado por um íon central Ni ligado a ligantes CO (monodentados).
a) Determine o número de coordenação do metal central (Ni) nesse complexo e descreva a geometria esperada para este composto.
b) Com base no número de coordenação, explique por que a geometria desse complexo é importante para suas aplicações em catálise.

Passo 1

O enunciado trata do complexo de coordenação \left[\mathrm{Ni}(\mathrm{CO})_{4}\right], em que o níquel está ligado a ligantes monodentados de CO. Pedem (a) o número de coordenação do metal central e a geometria esperada e (b) a importância dessa geometria para aplicação em catálise. O conteúdo envolvido é química de coordenação, híbridos e regra dos 18 elétrons.

Passo 2

Para determinar o número de coordenação contamos quantos ligantes se ligam diretamente ao metal. Em \left[\mathrm{Ni}(\mathrm{CO})_{4}\right] há quatro moléculas de CO cada uma doando um par de elétrons ao Ni. Logo,
\text{número de coordenação} = 4.úçã

Passo 3

Com quatro pares de elétrons ao redor de Ni e considerando a teoria de hibridização, o átomo de Ni adota híbridos do tipo \mathrm{sp}^3, que se arranjam no espaço de modo a minimizar repulsões segundo a teoria VSEPR, resultando em uma geometria \text{tetraédrica}.é

Passo 4

A geometria tetraédrica confere ao complexo características cruciais para catálise:
  1. Distribuição simétrica dos ligantes, deixando o Ni saturado em termos de elétrons (regra dos 18 elétrons) mas ainda suficientemente labial para trocar CO por substratos reactivos.
  2. A baixa densidade eletrônica dirigida em cada sítio facilita a aproximação de reagentes e a formação de intermediários de coordenação, acelerando etapas de ativação de ligações \mathrm{H–H}, \mathrm{C–C} ou de insaturações.

Resposta

a) O número de coordenação é 4 e a geometria é tetraédrica.
b) Essa geometria tetraédrica, combinada com a saturação eletrônica pelo regime de 18 elétrons e a natureza labial dos ligantes CO, facilita a substituição de CO por reagentes e torna o sítio metálico acessível para etapas-chave de catálise.

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