A estabilidade de complexos metálicos é governada por diversos fatores relacionados diretamente com o metal e/ou ligante. Analise atentamente as seguintes situações e responda:
De acordo com a natureza das espécies presentes nos equilíbrios químicos de complexação abaixo, indique o sentido do deslocamento do equilíbrio, considerando os conceitos propostos por Pearson ou questões entrópicas, quando julgar adequado. Justifique sua escolha.
De acordo com a natureza das espécies presentes nos equilíbrios químicos de complexação abaixo, indique o sentido do deslocamento do equilíbrio, considerando os conceitos propostos por Pearson ou questões entrópicas, quando julgar adequado. Justifique sua escolha.
Passo 1
Beleza, aqui a gente tá vendo equilíbrios de complexação de metais com ligantes. O conteúdo da matéria é a química de coordenação, usando a teoria ácido-base de Pearson (HSAB) e, quando fizer sentido, argumentos entrópicos (chelate effect, número de partículas). Vamos precisar identificar se o metal é duro ou mole, o mesmo pros ligantes, e ver qual combinação é mais estável. Aí a gente diz pra que lado o equilíbrio se desloca em cada reação.
Passo 2
Equilíbrio 1:
– Co³⁺ é um ácido duro (alta carga, raio pequeno).
– é base dura, enquanto
é base mais “borderline/leve mole”.
Pela teoria HSAB, duro gosta de duro, então trocar água (dura) por nitrito (menos duro) é desvantajoso. Não há grande ganho entrópico (2 espécies de um lado e 2 do outro), logo o equilíbrio prefere ficar do lado dos reagentes.
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Pela teoria HSAB, duro gosta de duro, então trocar água (dura) por nitrito (menos duro) é desvantajoso. Não há grande ganho entrópico (2 espécies de um lado e 2 do outro), logo o equilíbrio prefere ficar do lado dos reagentes.
Passo 3
Equilíbrio 2:
– Pd²⁺ é ácido mole/ borderline-suave.
– é base mole (fosfina), enquanto
é base mais dura.
HSAB manda: mole prefere mole, então o complexo com PMe₃ é mais estável. Novamente não há mudança no número total de partículas (5 de cada lado), logo o equilíbrio se mantém no lado esquerdo (complexo com PMe₃).
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HSAB manda: mole prefere mole, então o complexo com PMe₃ é mais estável. Novamente não há mudança no número total de partículas (5 de cada lado), logo o equilíbrio se mantém no lado esquerdo (complexo com PMe₃).
Passo 4
Equilíbrio 3:
– Aqui entra forte efeito quelato: o ligante “en” (etilendiamina) é bidentado, forma 3 anéis ao redor do Ni²⁺.
– Trocar 3 ligantes bidentados (3 partículas) por 6 monodentados (6 partículas) muda muito a entropia, mas o principal é a estabilidade extra dada pelo efeito quelato (menos energia livre).
Resultado: o complexo com “en” é bem mais estável, então o equilíbrio fica de novo à esquerda.
– Trocar 3 ligantes bidentados (3 partículas) por 6 monodentados (6 partículas) muda muito a entropia, mas o principal é a estabilidade extra dada pelo efeito quelato (menos energia livre).
Resultado: o complexo com “en” é bem mais estável, então o equilíbrio fica de novo à esquerda.
Resposta
Em todos os três equilíbrios, o deslocamento ocorre para o lado dos reagentes, ou seja, o \emph{K_f} efetivo de cada reação é menor que 1.