Questão 2: O monóxido de carbono é um gás tóxico, pois ao ser inalado liga-se irreversivelmente ao ferro da hemoglobina, impedindo a ligação deste metal com o oxigênio molecular. Consequentemente, o transporte de oxigênio para as células fica prejudicado, resultando em danos neurológicos e cardiovasculares. A forte retrodoação
do ferro para o ligante CO explica a irreversibilidade da ligação.
Passo 1
O enunciado nos diz que o monóxido de carbono (
) se liga irreversivelmente ao ferro da hemoglobina, bloqueando o transporte de
. A química envolvida é a teoria de orbital molecular em complexos de coordenação: vamos usar conceito de doação
do ligante e retrodoadão
do metal para explicar a estabilidade e irreversibilidade da ligação
.
Passo 2
Primeiro, a doação
acontece porque o ligante
possui um orbital HOMO (denominado
) rico em densidade eletrônica no átomo de carbono. Esse orbital fica alinhado com o orbital d
do ferro (no estado aproximadamente
), formando uma ligação
coordenada:
Passo 3
Em seguida ocorre a retrodoadão
: o ferro em baixa valência tem elétrons em orbitais d
(os três orbitais t
num campo octaédrico ou pseudo-octaédrico). Esses elétrons podem ser doados de volta para os orbitais vazios
do
. Isso fortalece a ligação metal–ligante porque:
- Gasta-se energia para preencher o orbital
do , estabilizando o complexo. - Diminui a densidade eletrônica no ferro de forma que ele reage menos com outros ligantes (como
).
Em diagrama simplificado de orbitais:
Passo 4
A combinação dessas duas interações—doação
forte e retrodoadão
intensa—faz com que a energia de ligação
seja muito alta. Na prática, isso significa que a constante de dissociação
é tão pequena que, uma vez formado o complexo, ele quase não se desfaz em condições fisiológicas. Daí a irreversibilidade da inibição da hemoglobina pelo
.
Resposta
A ligação irreversível do
ao ferro da hemoglobina é explicada pela combinação de
(a) forte doação do orbital
do
para o orbital
do
e
(b) forte retrodoadão dos orbitais
do ferro para os orbitais
do
, elevando muito a energia de dissociação do complexo
.
(a) forte doação
(b) forte retrodoadão