Por que os complexos quelatos como o
são mais estáveis que os complexos não quelatos como
?
Passo 1
O enunciado pergunta por que o complexo quelato
é mais estável que o complexo não quelato
.
O conteúdo envolvido é química de coordenação, em particular o efeito quelato, que explica o aumento de estabilidade de complexos com ligantes polidentados.
O conteúdo envolvido é química de coordenação, em particular o efeito quelato, que explica o aumento de estabilidade de complexos com ligantes polidentados.
Passo 2
Primeiro, vale distinguir ligantes monodentados e polidentados.
– Um ligante monodentado, como , liga-se ao metal por um único par de elétrons.
– Um ligante polidentado, como a etilenodiamina ( ), liga-se ao metal por dois pares de elétrons, formando um anel de coordenação (“quelato”).
– Um ligante monodentado, como
– Um ligante polidentado, como a etilenodiamina (
Geralmente, cada ligação metal
ligante contribui com uma energia de ligação (
), mas o que realmente faz a diferença no efeito quelato é a variação de entropia (
) da reação de troca de ligantes.
Passo 3
Considere a reação de substituição em meio aquoso (apenas cátions para simplificar):
Antes da reação há
partícula de complexo e
de ligante; depois,
partícula de novo complexo e
de
. Ou seja, o número total de partículas em solução aumenta, o que implica
.
Como a energia livre de Gibbs é
um
positivo torna
mais negativo, favorecendo a formação de
.
Passo 4
Além do ganho entópico, há também contribuição entálpica adicional:
- A formação dos anéis de quelato gera um efeito cooperativo, pois cada ligante polidentado “prende” o metal em dois pontos, reduzindo a probabilidade de dissociação.
- Esses anéis muitas vezes têm energias de ligação ligeiramente maiores que a soma das ligações equivalentes de monodentados separados.
Logo,
geralmente também é mais negativo (ligação mais forte) nos quelatos.
Resposta
O complexo quelato é mais estável principalmente devido ao efeito quelato, segundo o qual a substituição de vários ligantes monodentados por ligantes polidentados libera mais moléculas em solução (aumentando a entropia) e forma anéis de coordenação que cooperativamente fortalecem a ligação ao metal, tornando
de formação mais negativo.