As constantes de formação sequenciais para os complexos de
com
são: log
e
. Explique o decréscimo observado até a quarta etapa reacional e sugira uma razão para
ser tão discrepante.
Passo 1
Blz! O enunciado diz que temos as constantes de formação passo a passo (log Kf₁ a log Kf₅) do complexo de Cu²⁺ com NH₃, e os valores são:
log Kf₁ = 4,15
log Kf₂ = 3,50
log Kf₃ = 2,89
log Kf₄ = 2,13
log Kf₅ = –0,52
Conteúdo: equilíbrio químico e química de coordenação (constantes de formação sequenciais).
O que vamos precisar:
O que vamos precisar:
- Entender o que é constante de formação (Kf) e Kf sequencial.
- Saber por que elas tendem a diminuir – eletrostática, fatores estatísticos e estéricos.
- Explicar a exceção do quinto ligante (por que Kf₅ ficou negativo).
Passo 2
Antes de mais nada, o que é constante de formação passo a passo?
Quando você vai adicionando um NH₃ por vez ao íon aquo Cu(H₂O)₆²⁺, cada reação tem sua própria constante:
Quando você vai adicionando um NH₃ por vez ao íon aquo Cu(H₂O)₆²⁺, cada reação tem sua própria constante:
- Substituição do 1º H₂O por NH₃:
- Para o 2º NH₃:
E assim por diante até o 5º NH₃.
Passo 3
Por que log Kf₁ > log Kf₂ > log Kf₃ > log Kf₄ ?
- Diminuição da atração eletrostática:
- No começo nosso cátion Cu²⁺ tem carga forte (+2) e se liga com facilidade ao par de elétrons do NH₃.
- A cada NH₃ que entra, o complexo já troca uma água por um ligante neutro, “espalhando” a carga e deixando o cátion menos “possuído” pela próxima molécula de NH₃.
- Fator estatístico:
- No início há 6 sítios H₂O disponíveis; no final só restam 2 ou 1 sítio. É menos provável “acertar” o local disponível.
- Efeito estérico:
- À medida que mais NH₃ se aproximam, o espaço ao redor do Cu²⁺ fica mais cheio, dificultando a entrada dos próximos ligantes.
Passo 4
Por que o 5º log Kf₅ é negativo (–0,52) e bem fora do padrão?
O Cu²⁺ é um íon d⁹, então o complexo octaédrico sofre efeito Jahn–Teller:
O Cu²⁺ é um íon d⁹, então o complexo octaédrico sofre efeito Jahn–Teller:
- Ele “esticou” duas posições axiais (ficam mais longas e fracas).
- As quatro primeiras NH₃ se acomodam no plano mais apertado, formando ligações fortes.
- Quando você tenta colocar o 5º NH₃ num dos eixos alongados, a ligação sai bem fraquinha – tão desfavorável que Kf₅ < 1 (log Kf₅ < 0).
Além disso, o aumento do aperto estérico reforça essa má vontade de coordenar o 5º ligante.
Resposta
O decréscimo de log Kf de 1 a 4 acontece porque, a cada NH₃ adicionado, a carga do complexo fica menos concentrada, há menos sítios livres e cresce o aperto estérico, reduzindo a afinidade ligante-metal. O log Kf₅ virou negativo principalmente devido ao efeito Jahn–Teller no Cu²⁺, que torna as ligações axiais (onde cairia o 5º NH₃) muito fracas, somado ao choque estérico.