Quais das seguintes espécies não é considerado um ligante? Explique.
(i) NO
(ii) \mathrm{NH}_{4}{ }^{+}(iii) \mathrm{NH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{NH}_{2}
(iv) CO

Passo 1

O que o enunciado dá e o que pede:
  • São fornecidas quatro espécies químicas:
    • (i) \mathrm{NO}
    • (ii) \mathrm{NH_4^+}
    • (iii) \mathrm{NH_2CH_2CH_2NH_2}
    • (iv) \mathrm{CO}
  • A pergunta: “Quais das seguintes espécies não é considerado um ligante? Explique.”
  • Informação implícita importante: espera-se justificar por que cada espécie pode ou não doar um par de elétrons para um metal (formar uma ligação coordenada).

Passo 2

O que é um ligante — ideia central (aula rápida e direta)
  • Ligante = espécie que atua como doadora de elétrons (Lewis base) e forma uma ligação coordenada com um metal (Lewis ácido).
  • Na prática: para ser ligante, a espécie precisa ter pelo menos um par de elétrons não-ligados (par isolado, “lone pair”) ou outra forma de doar elétrons (ex.: ligação π que aceita e doa elétrons em combinação).
  • Exemplos típicos de ligação coordenada: \mathrm{N:} (par isolado em uma amina), \mathrm{C:} de \mathrm{CO} (par de carbono), íons como \mathrm{Cl^-} (par em haleto), etc.

Passo 3

Regra prática simples que uso na prova (para decidir rápido)
  • Pergunta rápida: “a espécie tem pelo menos um par de elétrons livres que possa ser doado ao metal?”
    • Se sim → pode ser ligante (ver se há impedimento estérico/eletrônico).
    • Se não → não é ligante (não forma ligação coordenada típica).
  • Outra observação: espécies com carga positiva podem ainda ser ligantes se tiverem um par isolado (ex.: \mathrm{NH_3^+} não existe estável como tal, mas existem cátions que doam pares); já espécies protonadas (como \mathrm{NH_4^+}) normalmente PERDEM o par isolado ao formarem a quarta ligação.

Passo 4

Análise de (i) \mathrm{NO}
  • Estrutura e por que pode ser ligante:
    • \mathrm{NO} é uma molécula com elétrons não-pareados, mas também possui um par de elétrons que pode coordenar através do átomo de nitrogênio (modo mais comum).
    • Na química de complexos existe o grupo “nitrosila” (nitrosyl) que pode ligar ao metal de modos diferentes (linear ou curvado), e \mathrm{NO} aparece em muitos complexos de metais.
    • Conclusão técnica: \mathrm{NO} admite comportamento como ligante (é ambíguo/ambident — aceita diferentes modos de ligação), portanto é considerado um ligante.

Passo 5

Análise de (ii) \mathrm{NH_4^+}
  • Estrutura eletrônica relevante:
    • Na molécula \mathrm{NH_4^+} o nitrogênio está ligado a quatro hidrogênios e carrega carga positiva. Isso significa que o nitrogênio não possui pares isolados livres: todos os seus elétrons de valência estão envolvidos nas quatro ligações N–H.
    • Formalmente o nitrogênio tem a sua octa preenchida por ligações; não há par solitário para doar.
  • Consequência prática:
    • Sem par isolado, não há como formar a ligação coordenada típica nitrogênio→metal.
    • \mathrm{NH_4^+} pode existir como contra-íon em sais de coordenação (ou como fonte de prótons), mas não atua como ligante do metal.
  • Observação: embora \mathrm{NH_4^+} possa interagir por ligações iônicas ou por ligações de hidrogênio com espécies ligadas ao metal, isso NÃO é o mesmo que ser ligante (não forma ligação coordenada metal←par de elétrons).

Passo 6

Análise de (iii) \mathrm{NH_2CH_2CH_2NH_2} (etilenodiamina, “en”)
  • Estrutura e por que é ligante:
    • Cada átomo de nitrogênio na molécula possui um par isolado (par de elétrons não-ligado).
    • A molécula tem dois átomos de nitrogênio separados por uma ponte etileno — pode doar dois pares ao mesmo metal, coordenando-se em modo bidentado (chelate).
    • Chelatos são especialmente estáveis (efeito quelato), e \mathrm{en} é um ligante bidentado clássico que forma complexos como \mathrm{[M(en)_3]^{n+}}.
  • Conclusão: \mathrm{NH_2CH_2CH_2NH_2} é claramente ligante (doa pares por ambos os N).

Passo 7

Análise de (iv) \mathrm{CO}
  • Por que \mathrm{CO} é ligante:
    • \mathrm{CO} tem um par de elétrons no átomo de carbono (o par livre do carbono) que pode ser doado ao metal (doação σ).
    • Além disso, \mathrm{CO} é um bom aceitador π (recebe elétrons do metal por back-bonding), o que estabiliza muito os complexos metálicos.
    • Exemplo clássico: \mathrm{Fe(CO)_5}, \mathrm{Ni(CO)_4} \mathrm{CO} é um ligante muito comum e importante.
  • Conclusão: \mathrm{CO} é um ligante excelente.

Passo 8

Resumo das diferenças práticas (dica de prova)
  • Para decidir na hora da prova: verifique pares isolados e protonação.
    • Espécies protonadas no átomo que normalmente doaria (ex.: \mathrm{NH_4^+}) perderam o par isolado e não são ligantes.
    • Espécies neutras com pares isolados (ex.: \mathrm{NH_3}, \mathrm{en}, \mathrm{NO} em muitos casos) ou com capacidade de interação π (ex.: \mathrm{CO}) são ligantes.
  • Atenção a exceções avançadas: alguns íons ou radicais podem ter comportamentos especiais (ex.: \mathrm{NO} é ambíguo), mas isso não muda a conclusão prática sobre \mathrm{NH_4^+}.

Resposta

(ii) \mathrm{NH_4^+}

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