O monóxido de carbono (CO) é tóxico porque se liga à hemoglobina com uma afinidade muito maior que o oxigênio (O2). a) Desenhe as estruturas de Lewis para o CO e o O2. b) Compare a ordem de ligação, o comprimento da ligação e a polaridade das duas moléculas. c) Com base nas estruturas eletrônicas, proponha uma explicação para a maior afinidade da hemoglobina pelo CO.
Passo 1
O enunciado pede:
a) desenhar as estruturas de Lewis para e
;
b) comparar ordem de ligação, comprimento de ligação e polaridade em cada molécula;
c) propor uma explicação, baseada nas estruturas eletrônicas, para a maior afinidade da hemoglobina pelo em relação ao
.
Vamos usar estrutura de Lewis, definição de ordem de ligação (número de ligações efetivas), relação qualitativa com comprimento de ligação e polaridade, e conceitos de interação metal–ligante (doação e retrodoação de elétrons).
a) desenhar as estruturas de Lewis para
b) comparar ordem de ligação, comprimento de ligação e polaridade em cada molécula;
c) propor uma explicação, baseada nas estruturas eletrônicas, para a maior afinidade da hemoglobina pelo
Vamos usar estrutura de Lewis, definição de ordem de ligação (número de ligações efetivas), relação qualitativa com comprimento de ligação e polaridade, e conceitos de interação metal–ligante (doação e retrodoação de elétrons).
Passo 2
Desenhando as estruturas de Lewis (pontos
elétrons não ligantes):
Para CO
:C O:
Para CO
:C
- Há uma ligação tripla entre C e O.
- Carbono tem um par não-ligante, oxigênio tem dois pares não-ligantes.
Para
: :
:
- Dupla ligação entre os dois oxigênios.
- Cada átomo de oxigênio carrega dois pares não-ligantes.
Passo 3
Comparando ordem de ligação, comprimento e polaridade:
- Ordem de ligação: em
é , pois há três pares compartilhados; em é . - Comprimento de ligação: quanto maior a ordem, menor o comprimento. Logo
tem ligação mais curta que ( vs. ). - Polaridade:
é apolar (átomos idênticos). é ligeiramente polar, com extremidade C mais negativa e O mais positiva, já que o carbono ganha elétrons na estrutura de ressonância principal.
Passo 4
Explicando a maior afinidade da hemoglobina pelo CO:
- O CO atua como ligante
-doador forte, doando seu par livre no carbono para o ferro da heme. - Há também retrodoação (
-backbonding) do orbital d do Fe para orbital do CO, estabilizando muito a ligação. - Em
esses efeitos são menores, então a ligação Fe–CO é mais forte que Fe– , causando toxicidade.
Resposta
a) Estruturas de Lewis:
CO: :C O: (C com
par livre; O com
pares livres)
: :
: (cada O com
pares livres)
CO: :C
b) Ordem de ligação em CO
; em
. Comprimento em CO <
. CO é ligeiramente polar (C
–O
);
é apolar.
c) CO doa fortemente seu par livre ao Fe da heme (
-doação) e ainda recebe retrodoação
do Fe para seu orbital
, formando uma ligação muito mais estável que Fe–
.