Explique o que é o efeito quelato e quais são os fatores que interferem na estabilidade dos compostos de coordenação contendo quelantes?
Efeito quelato é o efeito de estabilização extra para complexos quando ocorre a presença de ligantes polidentados na esfera de coordenação, se comparado com a presença de ligantes monodentados equivalentes. Ligantes polidentados garante maior estabilidade de ligação com o metal pois duas ou mais ligações ocorrem entre o ligante polidentado e o metal. Ainda existe um efeito entrópico que favorece a formação de um complexo com ligantes polidentados. A variação da entropia do sistema é mais positiva usando ligantes polidentados se comparado com a formação de um complexo utilizando ligantes monodentados equivalentes.
Efeito quelato é o efeito de estabilização extra para complexos quando ocorre a presença de ligantes polidentados na esfera de coordenação, se comparado com a presença de ligantes monodentados equivalentes. Ligantes polidentados garante maior estabilidade de ligação com o metal pois duas ou mais ligações ocorrem entre o ligante polidentado e o metal. Ainda existe um efeito entrópico que favorece a formação de um complexo com ligantes polidentados. A variação da entropia do sistema é mais positiva usando ligantes polidentados se comparado com a formação de um complexo utilizando ligantes monodentados equivalentes.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede pra explicar o efeito quelato (que é a estabilização extra que ligantes polidentados trazem a complexos de coordenação) e listar os fatores que afetam a estabilidade desses complexos.
Conteúdo: química de coordenação – ligantes, denticidade, constantes de estabilidade, termodinâmica (ΔG, ΔH, ΔS).
Vamos precisar lembrar de:
Conteúdo: química de coordenação – ligantes, denticidade, constantes de estabilidade, termodinâmica (ΔG, ΔH, ΔS).
Vamos precisar lembrar de:
- O que é ligante monodentado x polidentado
- Conceito de constante de estabilidade
e energia livre de Gibbs - Papéis da entropia
e da entalpia
Passo 2
Primeiro, o que é ligante? É a molécula ou íon que doa um par de elétrons para o metal, formando uma ligação coordenação.
- Monodentado: cada ligante forma UMA única ligação com o metal.
- Polidentado (quelante): um ligante que tem dois ou mais pontos de doação de elétrons, formando duas ou mais ligações ao mesmo metal.
Quando você troca vários ligantes monodentados por um polidentado equivalente, o complexo resultante é muito mais estável – isso é o efeito quelato em si.
Passo 3
Teoria por trás: termodinâmica. A constante de estabilidade
de um complexo está ligada à energia livre de Gibbs pela equação
e também
Para o efeito quelato, observa-se que a variação de entropia
fica mais positiva (ou seja, maior desordem) quando um ligante polidentado substitui vários monodentados equivalentes.
Passo 4
Entropia (ΔS):
Imagine que você começa com, digamos, 3 ligantes monodentados livres + 1 íon metálico. Quando eles se juntam, o número de partículas cai de 4 para 1 complexo – entropia cai.
Já com um ligante tridentado: antes tem 1 ligante + 1 metal = 2 partículas; depois forma 1 complexo. A queda no número de partículas é menor, logo sofre diminuição menor (ou até pode aumentar se algum monodentado for liberado!). Assim,
fica mais negativo, ajudando
a ser mais negativo e o complexo mais estável.
Imagine que você começa com, digamos, 3 ligantes monodentados livres + 1 íon metálico. Quando eles se juntam, o número de partículas cai de 4 para 1 complexo – entropia cai.
Já com um ligante tridentado: antes tem 1 ligante + 1 metal = 2 partículas; depois forma 1 complexo. A queda no número de partículas é menor, logo
Passo 5
Entalpia (ΔH):
Formar vários enlaces M–L simultâneos pode liberar mais energia (ligações mais fortes). Cada anel quelato que se fecha adiciona estabilidade extra por força estabilizadora das ligações coordenadas.
Formar vários enlaces M–L simultâneos pode liberar mais energia (ligações mais fortes). Cada anel quelato que se fecha adiciona estabilidade extra por força estabilizadora das ligações coordenadas.
Passo 6
Além disso, interferem na estabilidade:
- Número de anéis quelato: mais anéis = mais estabilidade.
- Tamanho dos anéis: 5- e 6-membros são ideais (tensão de anel baixa).
- Força básica do ligante: ligantes mais “fortes” (pH, donadores de elétrons) grudam melhor.
- Características eletrônicas do metal: carga, tamanho, configuração eletrônica.
- Efeito macrocíclico: ligantes que já vêm em grandes anéis fechados (ex.: corrolinas) são ainda mais estáveis que polidentados lineares.
- Solvente e pH: podem protonar ligante ou competir com coordenação.
Resposta
O efeito quelato é a estabilização extra de um complexo de coordenação quando um ligante polidentado (quelante) substitui ligantes monodentados equivalentes, devido principalmente a ganhos entropicos (
mais positivo) e entalpicos (
mais negativo). Os principais fatores de estabilidade são: número e tamanho dos anéis quelatos, basicidade do ligante, características do metal (carga e tamanho), efeito macrocíclico e condições de solvente/pH.