O que é a regra de 18 elétrons? O que é a regra de 16 elétrons? Para o que elas são usadas e por que são importantes?
Passo 1
Beleza, o enunciado tá perguntando duas coisinhas: “O que é a regra de 18 elétrons?” e “O que é a regra de 16 elétrons?”, pra que essas regras servem e qual a importância delas. Isso é conteúdo de Química Inorgânica, mais especificamente química de coordenação e organometálica. Pra resolver, a gente vai precisar entender como contar elétrons de valência de um metal de transição e dos seus ligantes, e conhecer por alto a ideia de orbitais (s, p, d) no modelo de orbital molecular.
Passo 2
Regra de 18 elétrons
- O que é? É tipo um “octeto estendido” para metais de transição: em vez de 8, a combinação de orbitais s, p e d pode abrigar até 18 elétrons.
- Como conta?
- Elétrons do metal (valência) + elétrons que cada ligante doa = total.
Exemplo: Ferro(0) em Fe(CO)₅ - Fe(0) tem 8 elétrons de valência (configuração [Ar] 3d⁶4s²)
- Cada CO doa 2 elétrons → 5×2 = 10
- Total = 8 + 10 = 18 elétrons → regra satisfeita.
- Elétrons do metal (valência) + elétrons que cada ligante doa = total.
- Por que faz sentido? No modelo de orbital molecular, os orbitais 3d (5), 4s (1) e 4p (3) somam 9 orbitais, cada um acomoda 2 elétrons → 9×2 = 18.
Passo 3
Regra de 16 elétrons
- O que é? Uma “exceção” frequente pra certos complexos de transição de 16 elétrons, geralmente com ligantes volumosos ou pi-aceptores fortes que limitam o número de doação.
- Como aparece?
- Exemplo: V(CO)₆
- V(0) tem 5 elétrons de valência (configuração [Ar] 3d³4s²)
- Cada CO doa 2 elétrons → 6×2 = 12
- Total = 5 + 12 = 17? Mas V(CO)₆ existe só em solução de nêutrons, o mais comum é V(CO)₅ (16 elétrons):
V(0) → 5e– + 5×2e– = 15e– (complexo instável)
Na prática surgem rearranjos e interações extras que levam a 16 elétrons estáveis, por exemplo, com um ligante adicional fraco ou interação metal-metal.
- Por que rola? 16 elétrons ainda enchem razoavelmente bem os orbitais d e formam complexos estáveis se o metal for de 2ª ou 3ª série e os ligantes forem grandes ou pouco doadores.
Passo 4
Para que são usadas
- Prever estabilidade de complexos organometálicos: se bater 18 elétrons, tende a ser estável; se tiver menos (16, 14…), pode ser reativo e participar de catálise.
- Entender mecanismos catalíticos: muitos catalisadores de olefinas alternam entre estados de 18 e 16 elétrons (perdem um ligante, recebem a olefina, retornam a 18, etc.).
Passo 5
Por que são importantes
- Guiam o design de novos catalisadores: você escolhe ligantes de modo a atingir a contagem desejada e controlar reatividade.
- Ajudam a entender reações de coordenação, inserção, eliminação reductiva e oxidativa de forma prática.
- São “regrinhas de bolso” que conectam a teoria de orbitais ao comportamento real dos compostos.
Resposta
A regra dos 18 elétrons diz que metais de transição formam complexos estáveis quando a soma dos elétrons do metal mais os doados pelos ligantes dá 18 (orbitais s, p e d cheios). A regra dos 16 elétrons aparece como exceção em casos com ligantes volumosos ou pi-aceptores que limitam a doação, levando a complexos estáveis com 16 elétrons. Elas são usadas para prever estabilidade e reatividade de complexos organometálicos — especialmente em catálise — e são importantes porque permitem desenhar e compreender moléculas com base na teoria de orbitais moleculares de forma prática.