Indique que tipo de reação está ocorrendo:
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede.
- Reagente inicial:
. - Reagente que entra:
(etileno, ligante neutro). - Produto:
. - Mudança observada: o complexo ganha mais um ligante etileno (passa de dois etilenos para três).
O pedido: indicar que tipo de reação está ocorrendo (ou seja, qual é o processo químico/organometálico que transforma o complexo com 2 etilenos no de 3 etilenos).
Passo 2
Conceitos básicos que vou usar (explicados de forma simples).
- Ligante: espécie que doa pares de elétrons ao metal para formar uma ligação de coordenação. Etileno é um ligante neutro que doa por seu orbital
. - Coordenação / complexação: quando um ligante se aproxima e se liga ao metal formando um complexo (não envolve necessariamente mudança de estado de oxidação do metal).
- Adição oxidativa (oxidative addition): reação em que o metal insere-se numa ligação R–X, o número de ligações ao metal aumenta e o estado de oxidação do metal normalmente sobe (o metal “é oxidado”).
- Substituição associativa vs dissociativa: em troca de ligantes, o mecanismo pode ser associativo (um ligante entra antes do outro sair, aumentando temporariamente a coordenação) ou dissociativo (um ligante sai formando um sítio livre, depois entra o novo ligante).
- Regra dos 18 elétrons e contagem de elétrons de valência: é uma boa ferramenta para entender estabilidade de complexos de metais de transição (vamos usá-la para justificar o porquê da coordenação).
Passo 3
Determinar se há mudança no estado de oxidação do ródio.
- O complexo é neutro tanto antes quanto depois. O ligante
(acetilacetonato) é tipicamente monoaniônico ( ). Os ligantes etileno são neutros. - Logo, a carga formal do metal no complexo neutro é
. Em símbolos: o ródio está em estado de oxidação antes e depois, porque só se adicionou um ligante neutro. - Conclusão desta verificação: não há mudança de estado de oxidação do metal. Portanto NÃO é uma adição oxidativa (que envolveria aumento do estado de oxidação).
Passo 4
Contagem de elétrons para ver a natureza da adição do ligante.
- Ródio em
tem configuração (ou seja, elétrons de valência no metal). - Contagem de elétrons por ligante (modo simples e prático):
-
é bidentado: contribui com elétrons (dois pares, um de cada donor O). - Cada etileno coordenado como complexo
doa elétrons (um par do orbital ).
-
- Contagem inicial:
- elétrons do metal:
( ), -
: , - dois etilenos:
. - Total inicial
elétrons.
- elétrons do metal:
- Contagem após coordenação do terceiro etileno:
- acrescenta mais
elétrons, - Total final
elétrons.
- acrescenta mais
- Interpretação: o complexo passa de uma configuração de
elétrons para uma mais estável de elétrons ao coordenar o terceiro etileno. Isso é consistente com uma adição simples de ligante (associação) até completar a regra dos elétrons.
Passo 5
Mecanismo plausível e nome do processo (linguagem acessível).
- O que está ocorrendo é a coordenação (complexação) de um ligante neutro
ao centro de ródio: o etileno aproxima-se e forma uma ligação (pi-coordenação) com o metal. - Esse tipo de evento é uma adição de ligante (ligand association). Como o etileno é neutro e não há mudança no número de oxidação, é um processo de coordenação, não uma adição oxidativa nem uma inserção.
- Quanto ao mecanismo fino (associativo vs dissociativo): aqui o número de ligantes aumenta (2 → 3) e o metal aceita um ligante neutro normalmente por um mecanismo associativo (o etileno se liga ao metal). Em termos práticos para a resposta da prova, descreve-se como “coordenação (complexação) de etileno — adição de ligante, processo associativo”.
- Explicação física curta e intuitiva: o etileno doa um par
ao metal enquanto o metal pode doar retro-alimentação por backbonding; juntos formam um complexo - descrito pelo modelo Dewar–Chatt–Duncanson (doação metal e retro-doação metal ).
Passo 6
Resumo didático e dica para prova (como identificar esse caso rápido).
- Dica prática: se você acrescenta um ligante neutro e o estado de oxidação do metal não muda, trate como “coordenação / adição de ligante” (complexação). Se o metal mudasse de oxidação ou surgissem novas ligações M–X e M–R com heterólise de uma ligação R–X, aí seria adição oxidativa.
- Outro atalho: conte elétrons — ir de
para elétrons por adicionar um ligante neutro é o clássico exemplo de adição de ligante até completar a regra dos .
Resposta
Coordenação (complexação) de etileno ao centro metálico — adição de ligante neutro (formação de um complexo
, ligação
); processo associativo (não é adição oxidativa nem inserção).