Química de coordenação

Os compostos de coordenação contêm um átomo ou ião metálico central rodeado por ligandos que doam densidade eletrónica. O seu comportamento depende do metal, do respetivo estado de oxidação, do conjunto de ligandos e da disposição tridimensional em torno do centro.

Centro metálico, ligandos e número de coordenação

Um ligando liga-se através de um ou mais átomos dadores. Os ligandos monodentados ligam por um único sítio dador; os quelantes ligam por vários. O número de coordenação conta os átomos dadores diretamente ligados ao metal, não simplesmente o número de moléculas de ligando.

Em [Co(NH₃)₆]³⁺, seis átomos de N dadores dão número de coordenação 6.

A geometria é uma variável estrutural, não um detalhe decorativo. Altera o desdobramento orbital e, por isso, a cor, o magnetismo e a reatividade.

O estado de oxidação é uma contabilidade formal

O estado de oxidação do metal obtém-se equilibrando as cargas formais dos ligandos com a carga global do complexo. É útil para a contagem de eletrões, mas não é o mesmo que uma carga parcial medida no metal.

Em [Fe(CN)₆]⁴⁻, seis ligandos CN⁻ contribuem com −6. Como o complexo tem carga −4, o Fe recebe formalmente o estado de oxidação +2.

Cor e magnetismo resultam da estrutura eletrónica

Quando as energias da luz visível coincidem com transições eletrónicas permitidas, alguns comprimentos de onda são absorvidos e a luz transmitida ou refletida aparece colorida. A cor observada não identifica, por si só, um ião metálico: ligando, geometria e estado de oxidação também contam.

Eletrões desemparelhados originam paramagnetismo. O facto de os eletrões se emparelharem em orbitais de menor energia ou ocuparem orbitais superiores depende da competição entre o desdobramento do campo dos ligandos e a energia de emparelhamento.

Os ligandos removem a degenerescência dos orbitais d do metal. A dimensão do desdobramento ajuda a determinar transições eletrónicas e o estado de spin.

Isomeria e quelação

Complexos com a mesma fórmula podem diferir na conectividade ou na disposição espacial. A isomeria cis/trans e a isomeria ótica podem, por isso, alterar propriedades físicas ou biológicas.

Ligandos quelantes formam frequentemente complexos particularmente estáveis porque vários sítios dadores ligam o mesmo metal; a dissociação exige quebrar ou reorganizar vários contactos.

Exemplos resolvidos

1. Estado de oxidação do cobalto

Em [CoCl₄]²⁻, quatro Cl⁻ somam −4. Para que a carga global seja −2, o Co tem de estar formalmente em +2.

2. Número de coordenação com um ligando bidentado

Três ligandos etilenodiamina doam cada um através de dois átomos de N; [M(en)₃] tem, portanto, número de coordenação 6.

3. Inferência a partir do magnetismo

Um complexo atraído para uma região de campo magnético mais intenso contém pelo menos um eletrão desemparelhado e é, portanto, paramagnético.