Quais das seguintes espécies são capazes de formar quelatos?
a) \mathrm{PO}_{4}{ }^{3-}; b) \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_{3}; c) \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3} \mathrm{~N}; e) \left(\mathrm{NH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2}\right)_{3} \mathrm{~N}, f) \mathrm{NH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{NH}_{3}{ }^{2+}.

Passo 1

O enunciado pede para identificar quais espécies têm dois ou mais sítios doadores capazes de se ligar ao mesmo centro metálico formando anéis (quelatos). O conteúdo é química de coordenação, em particular denticidade de ligantes e formação de anéis quelato.

Passo 2

Definição de quelato: um ligante é quelante (ou polidentado) se possuir pelo menos dois átomos com pares de elétrons livres (doadores) que possam se ligar ao mesmo metal e fechar um anel. O tamanho do anel costuma ser de 5 ou 6 membros para ser estável.

Passo 3

Análise de \mathrm{PO}_{4}^{3-}: apesar de ter quatro átomos oxygenados, eles estão dispostos em torno do fósforo de forma tetraédrica. Para que \mathrm{PO}_{4}^{3-} se ligasse via duas oxigenações ao mesmo metal formaria um anel muito pequeno (4 membros), que é altamente tensionado e na prática o fosfato coordena como mono- ou bridging ligand, mas não forma quelatos estáveis.

Passo 4

Análise de \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_{3}: há dois átomos de oxigênio com pares livres, separados por um grupo metileno. Se ambos se ligarem a um mesmo metal fecham um anel de 5 membros (M–O–C–O–M), o que é estável. Portanto, é um ligante bidentado que forma quelato.

Passo 5

Análise de \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}: há apenas um átomo de nitrogênio doador de par de elétrons. Ele age como ligante monodentado e não pode formar quelato.

Passo 6

Análise de \left(\mathrm{NH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\right)_{3}\mathrm{N}: essa molécula tem três grupos –NH2 ligados a um nitrogênio terciário central, totalizando quatro nitrogênios doadores. Quando coordena a um metal ela pode usar vários desses N para fechar até quatro anéis, agindo como ligante tetradentado (quelante).

Passo 7

Análise de \mathrm{NH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{NH}_{3}^{2+}: é a forma diprotonada da etilenodiamina. Os dois nitrogênios estão protonados e não possuem pares solitários livres para doação. Assim, não coordena e não forma quelato.

Resposta

b) \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_{3}
e) \left(\mathrm{NH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{CH}_{2}\right)_{3}\mathrm{N}

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