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.

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:
  • 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 de um complexo está ligada à energia livre de Gibbs pela equação
De
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.

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.

Passo 6

Além disso, interferem na estabilidade:
  1. Número de anéis quelato: mais anéis = mais estabilidade.
  2. Tamanho dos anéis: 5- e 6-membros são ideais (tensão de anel baixa).
  3. Força básica do ligante: ligantes mais “fortes” (pH, donadores de elétrons) grudam melhor.
  4. Características eletrônicas do metal: carga, tamanho, configuração eletrônica.
  5. Efeito macrocíclico: ligantes que já vêm em grandes anéis fechados (ex.: corrolinas) são ainda mais estáveis que polidentados lineares.
  6. 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.

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