Utilize o conceito de ácidos duros e macios e estabeleça em que direção deve se deslocar a reação representada abaixo.
Passo 1
O enunciado pede que eu use o conceito de ácidos duros e macios para determinar em que direção deve se deslocar a reação
Informações dadas que vou usar explicitamente:
A pergunta é: para que lado (direita ou esquerda) o equilíbrio se desloca, usando HSAB (ácidos e bases duros e macios)?
Passo 2
Explicando o conceito HSAB de forma clara e didática (a “aula” rápida):
- HSAB significa Hard and Soft Acids and Bases (ácidos e bases duros e macios). É uma regra qualitativa para prever quais interações ácido–base serão mais estáveis.
- Regra central: ácidos duros preferem bases duras; ácidos macios preferem bases macias. Essa combinação dá ligações mais fortes e, portanto, espécies mais estáveis.
- O que é “duro” ou “macio”? Intuitivamente:
- Duro: íons/espécies pequenos, com alta densidade de carga, pouco polarizáveis (ex.:
, , ). Ligação tende a ser mais iônica. - Macio: átomos maiores, mais polarizáveis, menor densidade de carga (ex.:
, , ligantes com fósforo ou enxofre). Ligação tende a ter caráter covalente maior.
- Duro: íons/espécies pequenos, com alta densidade de carga, pouco polarizáveis (ex.:
- Porque funciona: a sobreposição orbital e polarizabilidade são melhores quando os parceiros têm características similares, reduzindo energia do sistema.
Passo 3
Classificando os ligantes da reação (a parte mais prática que você fará na prova):
-
: nitrogênio é pequeno, relativamente pouco polarizável; é considerado uma base relativamente “dura” (ou pelo menos mais dura que bases fosfina). Então classifico como base dura. -
: fósforo é maior e mais polarizável que nitrogênio; é uma base mais “macia” (mais polarizável). Então é uma base macia.
Exemplos para fixar:(duro), (macio); ~ duro, ~ macio.
Passo 4
Classificando os cátions metálicos (a outra parte crucial):
-
: platina é um metal pesado de 5d; seus cátions são bem polarizáveis e normalmente comportam-se como ácidos macios (Pt é um típico metal “mole” / macio). Portanto é ácido macio. -
: níquel é um metal 3d, menor e menos polarizável que Pt; tende a ser mais “duro” (ou pelo menos mais duro que ). Assim é um ácido relativamente mais duro / borderline-duro comparado a .
Raciocínio: metais mais pesados e com orbitais d mais difusos (5d) são mais macios; metais 3d, mais compactos, são mais duros.
Passo 5
Agora combinamos as classificações para ver quais pares são preferenciais:
- Lado esquerdo temos:
ligado a (ácido macio + base dura) → emparelhamento desfavorável pelo critério HSAB. - Também no lado esquerdo:
ligado a (ácido mais duro + base macia) → também emparelhamento desfavorável. - Lado direito temos:
com (ácido relativamente mais duro + base dura) → emparelhamento favorável (hard–hard). - E
com (ácido macio + base macia) → emparelhamento favorável (soft–soft).
Portanto, as duas uniões no lado direito são mais consistentes com a regra HSAB e, juntas, tornam os complexos do lado direito termodinamicamente mais estáveis do que os do lado esquerdo.
Passo 6
Interpretação energética (intuitiva) e conclusão:
- Quando emparelhamos corretamente (hard–hard e soft–soft), a energia de ligação típica é mais baixa (sistema mais estável), logo a reação que forma esses pares favoráveis será espontânea no sentido termodinâmico.
- Assim, a troca de ligantes que leva a formar
e é favorecida. - Observação prática: não calculei energias numéricas (isso exigiria dados experimentais), mas a previsão qualitativa pelo princípio HSAB é clara e costuma funcionar bem para estas trocas de ligante entre metais 3d e 5d com NH
e PH .
Resposta
A reação desloca-se para a direita, formando
e
.