Compostos de Coordenação

Compostos de coordenação

Muitos elementos do bloco d formam soluções com cores características em água. Por exemplo, o cloreto de cobre (II) sólido é marrom e o brometo de cobre (II) é preto, mas suas soluções em água são azul claras.

A cor azul é devida aos íons de cobre (II) hidratados, [Cu(H₂O)₆]²⁺, formados quando o sólido se dissolve. Como a fórmula sugere, esses íons hidratados tem composição específica e também tem formas e propriedades definidas. Eles podem ser entendidos como provenientes de uma reação em que as moléculas de água agem como bases de Lewis (doadores de pares de elétrons) e o íon Cu²⁺, como ácido de Lewis (receptor de um par de elétrons). Esse tipo de reação ácido-base é característico de muitos cátions dos elementos do bloco d.

O íon hidratado [Cu(H₂O)₆]²⁺ é um exemplo de complexo, isto é, uma espécie formada por um átomo ou íon central do metal ao qual se ligam outros íons ou moléculas por ligações coordenadas.

Um composto de coordenação é um composto eletricamente neutro em que pelo menos um dos íons presentes é um complexo. Os compostos de coordenação incluem os complexos nos quais o átomo central de metal é eletricamente neutro, como Ni(CO)₄, e os compostos iônicos, como K₄[Fe(CN)₆].

As bases de Lewis, íons ou moléculas, ligadas ao átomo ou íon central de metal, nos complexos de um metal d, são conhecidas como ligantes. Um exemplo de ligante iônico é o cianeto. No íon hexacianoferrato (II), [Fe(CN)₆]^4-, os íons CN^- fornecem os pares de elétrons que formam ligações com o ácido de Lewis Fe²⁺.

Cada ligante, em um complexo, tem pelo menos um par de elétrons livres com o qual ele se liga ao íon ou átomo central por covalência coordenada.

Na fórmula química de um complexo de coordenação, os ligantes diretamente ligados ao íon central são indicados entre colchetes. Esses ligantes fazem parte da esfera de coordenação do íon central. O número de pontos aos quais os ligantes se prendem ao átomo central de metal é chamado de número de coordenação do complexo. O número de coordenação é 4 em Ni(CO)₄ e 6, em [Fe(CN)₆]^4-.

Como a água é uma base de Lewis, ela forma complexos com a maior parte dos íons do bloco d em solução. As soluções de íons dos metais d em água são, normalmente soluções de complexos com H₂O:Fe²⁺ (aq), por exemplo, é mais rigorosamente [Fe(H₂O)₆]²⁺. Muitos complexos são preparados pela mistura de soluções de íons de um metal d em água com a base de Lewis apropriada.

Esse é um exemplo de uma reação de substituição, isto é, uma reação em que uma base de Lewis toma o lugar de outra. Aqui, os íons CN- retiram as moléculas de H₂O da esfera de coordenação do complexo [Fe(H₂O)₆]²⁺ e tomam o seu lugar. 

Uma substituição menos completa ocorre quando outros íons, como Cl-, são adicionados a uma solução de ferro (II):

Como a cor dos complexos dos metais d depende das identidades dos ligantes e do metal, mudanças expressivas de cor sempre acompanham as reações de substituição.