Por que na síntese do complexo hexanitrocobaltato(III) de sódio, o complexo hexahidratado de cobalto(II), o
não se oxida diretamente para
, tendo antes que passar pelo intermediário
?
Passo 1
Beleza, meu chapa! O enunciado pergunta por que, na síntese do hexanitrocobaltato(III) de sódio, o íon
não vai direto para
mas sim primeiro vira
e só depois oxida pro estado +3. Isso envolve Química Inorgânica, mais especificamente teorias de complexos de coordenação e potenciais redox. Vamos precisar entender:
- Estabilidade dos estados de oxidação de Co²⁺ e Co³⁺;
- Efeito dos ligantes (água versus nitrito) no potencial de oxirredução;
- Por que certos potenciais são “difíceis” de alcançar em condições aquosas.
Passo 2
Primeiro, bora lembrar o que é potencial redox de um complexo. O potencial padrão
de um par redox como
depende de quão estável é cada estado de oxidação com aquele ligante L. Quanto mais estável for o estado +3 em relação ao +2, menor (mais fácil) é o potencial de oxidação.
Passo 3
No caso dos ligantes água,
é um campo fraco (teoria de campo de ligantes): não “segura” muito bem o Co³⁺, que tende a se hidrolisar (formar
, precipitar ou voltar pra +2). Na prática, o potencial para oxidar
fica muito alto (tipo +1,8 V vs. SHE). Isso é acima do potencial de oxigenação da água, então você acabaria produzindo bolhas de O₂ em vez de Co³⁺.
Passo 4
Aí entra o nitrito,
. Ele é ligante π-aceptor (campo mais forte que a água), que estabiliza bem mais o Co³⁺. Quando você substitui os seis
por seis
, o potencial de oxidação do Co²⁺ para Co³⁺ despenca (fica em torno de +0,9 V ou menos), permitindo que um oxidante moderado faça a reação sem oxidar a água. Então o caminho real é:
- Troca de ligantes:
- Oxidação do complexo nitro:
Passo 5
Resumindo a teoria aplicada:
- Teoria de campo de ligantes mostra que ligantes mais fortes (nitrito) estabilizam melhor Co³⁺;
- Potencial de redox depende dessa estabilização;
- Água sozinha não segura o Co³⁺, o potencial fica alto e a água é que acaba sendo oxidada antes;
- Com nitrito, o potencial cai, dá pra oxidar Co²⁺ a Co³⁺ sem estragar tudo.
Resposta
O motivo é que o par redox
tem potencial altíssimo (não dá pra oxidar sem oxidar água), enquanto o par
fica com potencial acessível graças ao ligante nitrito, que estabiliza o Co³⁺. Por isso rola primeiro a troca de água por NO₂⁻ e só depois a oxidação.