5 Aula - Equilíbrio Formação de Complexos

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EQUILÍBRIOS DE COMPLEXAÇÃO 
Prof. Ricardo Lima 
Prof. Sherlan Lemos 
Universidade Federal da Paraíba 
Centro de Ciências Exatas e da Natureza 
Departamento de Química 
Disciplina: Química Analítica Clássica 
Definições Importantes 
Íon complexo ou complexo 
 
• definição geral: íon que tem em seu centro um átomo ou íon 
rodeado por um certo número de outros íons ou moléculas. 
• definição usual: é um tipo de composto formado pela reação de um 
ligante químico com um íon metálico central em que este íon 
coordena os ligantes ao seu redor. 
 
Ex: Tetramincuprato (II) – Cu(NH3)42+ 
 Dicianoargentato – Ag(CN)2- 
 
Definições Importantes 
Íon complexo ou complexo 
 
Tetraminocuprato (II) – [Cu(NH3)4] 2+ Hexacianoferrato (III)– [Fe(CN)6]3- 
Íon metálico é um ácido de Lewis (aceptor de par de elétrons) 
Agente complexante (ligante) é uma base de Lewis (doador de par de 
elétrons) 
Definições Importantes 
 
Complexo ou composto de coordenação 
• um composto que possui um íon complexo. Ex: Ag(NH3)2NO3 
 
Ligante 
• qualquer átomo, íon, ou molécula capaz de agir como parceiro 
doador em uma ou mais ligações coordenadas. 
 Ex: NH3 no complexo Cu(NH3)42+ 
 
As quantidades relativas desses componentes num complexo 
seguem estequiometria bem definida, não interpretada dentro do 
conceito de valência. 
 
Definições Importantes 
Numero de coordenação 
• número total de íons ou moléculas diretamente associadas com o 
íon ou átomo central. 
Ex: no íon complexo Cu(NH3)42+, o cobre tem número de coordenação 
igual a 4. 
 
• Número de coordenação: número de espaços disponíveis em torno 
do íon central na denominada esfera de coordenação, cada um dos 
quais pode ser ocupado por um ligante. 
 
•Na maior parte dos casos, o número de coordenação é 6 (Fe2+, Fe3+, 
Zn2+, Cr3+, Co2+, Ni2+, Cd2+), podendo ser 4 (Cu2+, Cu+, Pt2+), 2 (Ag+) e 
8 (alguns íons do grupo da Pt). 
Definições Importantes 
OH
H2C
C
OH
HO
C
O
H2C
O
C
O
H2C
O
C
OH
CH2
N
N
CH2
CH2
Ligante monodentado 
• ligante que usa somente um átomo por vez como doador e é capaz 
de preencher somente uma posição de coordenação do íon metálico 
com um par de elétrons (dente) ou cargas efetivas. 
Ex: NH3, CN-, Cl-, H2O 
 
Ligante polidentado 
• ligante que possui dois ou mais pares de elétrons capazes de se 
coordenar ao íon central. 
 Ex: EDTA 
C
O
O-
= - NH2 
etilenodiamina 
Definições Importantes 
Definições Importantes 
Quelantes – agentes orgânicos que tem 2 ou mais grupos capazes de 
complexar com o íon metálico; 
formam complexos altamente estáveis, 1:1, (Ex: ácido 
etilenodiaminotetracético – EDTA) 
 
Complexos formados  Quelatos (usados em titulações 
complexométricas) 
 
Íons metálicos: cobre, cobalto, níquel, zinco, cádmio e mercúrio 
(II) – são complexados por ligantes nitrogênicos como amônia e a 
trien; 
Alumínio, chumbo e bismuto - mais propensos à formação de 
complexos com ligantes que contenham átomos de oxigênio como 
doadores de elétrons. 
Definições Importantes 
Carga de um íon complexo 
É o somatório das cargas de cada íon que forma o complexo. 
Ex: Ag+ + 2CN- ↔ [Ag(CN)2]- 
 Cu2+ + 4CN- ↔ [Cu(CN)4]2- 
 
Se moléculas neutras são os ligantes, a carga do complexo é idêntica 
a carga do íon central. 
Ex: Ag+ + 2NH3 ↔ [Ag(NH3)2]+ 
 Ni2+ + 6NH3 ↔ [Ni(NH3)6]2+ 
 
Complexos compostos com vários ligantes podem apresentar cargas 
bastante diferentes: 
Co3+ + 4NH3 + 2NO2-  [Co(NH3)4(NO2)2]+ (positivo) 
Co3+ + 3NH3 + 3NO2-  [Co(NH3)3(NO2)3] (neutro) 
Co3+ + 2NH3 + 4NO2-  [Co(NH3)2(NO2)4]- (negativo) 
Algumas propriedades 
Mudança de cor após a formação de um complexo 
Ex: Cu2+ + 4NH3 ↔ [Cu(NH3)4]2+ 
 azul azul-escuro 
 Fe2+ + 6CN- ↔ [Fe(CN)6]4- 
 verde-claro amarelo 
 Ni2+ + 6NH3 ↔ [Ni(NH3)6]2+ 
 verde azul 
 
Aumento da solubilidade de precipitados 
Ex: AgCl(s) + 2NH3 ↔ [Ag(NH3)2]+ + Cl- 
 AgCN(s) + CN- ↔ [Ag(CN)2]- 
 BiI3(s) + I- ↔ [BiI4]- 
 
Fórmulas e nomes de alguns íons complexos 
[Cu(CN)4] 2- – Tetracianocuprato (II) 
[Ag(S2O3)2]3- – ditiossulfatoargentato (I) 
1. O átomo central (Cu, Ag); 
2. Fórmula do ligante (CN, NH3, S2O3) com número estequiométrico 
como índice (ligantes monodentados é igual ao número de 
coordenação); 
3. Fórmula é encerrada entre colchetes e a carga do íon é colocada 
externamente; 
 
1. Numeral grego; 
2. Nome do ligante; 
3. Número de oxidação do núcleo; 
Fórmulas 
Nomes 
Tipos de reagentes complexantes 
O
C
O
O
ORGÂNICOS INORGÂNICOS 
1. Tiocianatos e isocianatos, azoteto e 
haletos: complexos com íons Fe(III), 
Co(II), Mo(III), Bi(II), Nb(IV), Rh(III) 
entre outros íons. 
2. Peróxidos (formação de peroxilas): 
complexos de titânio, vanádio e 
nióbio. 
3. Heteropoliácidos de fósforo, 
arsênio, silício, vanádio, antimônio, 
entre outros elementos. 
1. Salicilato 
2. Dimetilglioxima 
N
C C
NO O
H H
CH3 CH3
Equilíbrio de complexação 
Uma reação de complexação é uma reação entre um íon metálico, M, 
e um ligante, L, formando um complexo, ML. 
Obs: As cargas foram omitidas para simplificar. 
 
Na realidade, em solução aquosa os íons estão presentes como 
aquocomplexos e as reações de complexação podem ser 
consideradas como uma substituição de uma ou mais das moléculas 
do solvente por outros grupos doadores de pares de elétrons. 
M(H2O)n + L M(H2O)n-1L + H2O 
M = íon metálico central ou um próton; 
L = ligante; pode ser um ânion orgânico ou inorgânico ou uma molécula 
neutra. 
 M + L MLn 
Reações de equilíbrio envolvendo íons 
complexos 
No caso para a reação genérica: 
 BmAn(Aq.) n Am- + m Bn+ _______________ ____________________ 
 COMPLEXO ÍONS EM SOLUÇÃO 
Ki 
K = cte. de 
instabilidade 
 [Am- ]n [Bn+ ]m 
Ki = _____________________ 
 [BmAn(Aq.)] 
Reações de equilíbrio envolvendo íons 
complexos 
 m Bb+ + n Aa- BmAn(Aq.) 
 __________________ _____________ 
 ÍONS EM SOLUÇÃO COMPLEXO 
βn 
Equação genérica de formação de um complexo: 
Aplicando a Lei de Ação das Massas: 
namb
nm
eq ]A[]B[
]AB[K
−+
=β=
β = constante de estabilidade 
(ou de formação) 
Reações de equilíbrio envolvendo íons 
complexos 
EXEMPLO 
 
Um metal divalente M2+ reage com um ligante L para formar um 
complexo 1:1: 
M2+ + L  ML2+ 
Calcule a concentração de M2+ em uma solução preparada pela 
mistura de volumes iguais de M2+ 0,20 mol L-1 e L 0,20 mol L-1. Kf 
= 1,0 x 108 
Reações de equilíbrio envolvendo íons 
complexos 
EXEMPLO 
 
O íon prata forma um complexo estável 1:1 com o ligante 
trietilenotetraamina, chamado “trien” 
 [NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH] . 
Calcule a concentração do íon prata no equilíbrio quando 25,0 mL de 
nitrato de prata 0,010 mol L-1 são adicionados a 50,0 mL de trien 
0,015 mol L-1. Kf = 5,0 x 107 
Equilíbrios sucessivos 
4
1
3
2
2
3 103,1K
]NH[]Cu[
])NH(Cu[
×==+
+
Observe a reação: Cu2+ + 4NH3 ↔ Cu(NH3)42+ 
A reação escrita acima é o resultado final de uma série de reações, 
as quais podem ser observadas abaixo, com suas respectivas 
constantes de equilíbrio: 
 Cu2+ + NH3 ↔ Cu(NH3)2+ 
 
 Cu(NH3)2+ + NH3 ↔ Cu(NH3)22+ 
 
Cu(NH3)22+ + NH3 ↔ Cu(NH3)32+ 
 
Cu(NH3)32+ + NH3 ↔ Cu(NH3)42+ 
 
Cu2+ + 4NH3 ↔ Cu(NH3)42+ 
3
2
3
2
3
2
23 102,3K
]NH[])NH(Cu[
])NH(Cu[
×==+
+
2
3
3
2
23
2
33 100,8K
]NH[])NH(Cu[
])NH(Cu[
×==+
+
2
4
3
2
33
2
43 103,1K
]NH[])NH(Cu[
])NH(Cu[
×==+
+
12
4321
32
2
43 103,4KKKK
]NH[]Cu[
])NH(Cu[
×==+
+
Reações de equilíbrio envolvendo íons 
complexos 
A Lei da Ação das Massas aplicadas às duas reações: 
Um exemplo é a reação do íon férrico com tiocianato e salicilato. 
 [ FeSAL +(Aq.) ] 
KE2 = β2 = _______________________ [Fe3+(Aq.)][SAL=(Aq.)] 
Fe3+ (Aq.) +SCN- (Aq.) Fe SCN 2+ (Aq.) 
O
C
O
O
 Fe3+ (Aq.) + SAL= (Aq.) FeSAL +(Aq.) 
 [ FeSCN 2+(Aq.) ] 
KE1 = β1 = _______________________ [Fe3+(Aq.)][SCN-(Aq.)] 
KE1 = 2,0 x 102 KE1 = 2,5 x 1016 
Reações de equilíbrio envolvendo íons 
complexos 
Reações de equilíbrio e acidez 
A maior parte dos LIGANTES empregados em análise química, são 
ânions de ácidos fracos. 
 naH+(Aq.) 
 + 
 
 
 
 
 
 n HaA 
 
. [A- (Aq.)] n [H+(Aq.)] na K1K2... K (n-1) ...Kn = _______________________ 
 [HaA (Aq.)] n 
m Bb+ + n Aa-(Aq.) BmAn (Aq.) 
βn 
Assim deve-se 
considerar, na 
condição de 
equilíbrio do 
complexo, o 
equilíbrio de 
protonação 
envolvido: 
 BmAn(Aq.) n Aa- + m Bb+ _______________ ____________________ 
 COMPLEXO ÍONS EM SOLUÇÃO Ki 
Ka 
 n HaAn(Aq.) n Aa- + na H+ _______________ ____________________ 
 ÁCIDO FRACO ÍONS EM SOLUÇÃO 
Reações de equilíbrio e acidez 
 BmAn(Aq.) n Aa- + m Bb+ _______________ ____________________ 
 COMPLEXO ÍONS EM SOLUÇÃO Ki 
 [Aa- ]n [Bb+ ]m 
Ki = _____________________ 
 [BmAn(Aq.)] 
. [A- (Aq.)] n [H+(Aq.)] na Ka = _______________________ 
 [HaA (Aq.)] n Ka 
 n HaAn(Aq.) n Aa- + na H+ _______________ ____________________ 
 ÁCIDO FRACO ÍONS EM SOLUÇÃO 
 [HaA (Aq.)] n 
[A- (Aq.)] n = Ka ______________ 
 [H+(Aq.)] na 
Rearranjando a equação da constante de acidez: 
x (– log) 
pA = {pK a + pCA } - pH, se (a = n) e [HaA] = CA 
pH [Aa-] 
Assim, quando o ligante é um ânion de ácido fraco 
LIGANTE – ânion 
de ácido fraco 
Reações de equilíbrio e acidez 
HIDRÓLISE Com o aumento do pH podem 
ocorrer fenômenos de hidrólise. 
BmAn (Aq.)+n H2O m B(OH)n + nAa-(Aq.) +nH+ 
KEQ 
 [B(OH)n]m [Aa-(Aq.) ] n [H+] n KEQ = ___________________________________________ 
 [BmAn (Aq.)] 
B(OH)n(b-1) é uma espécie resultante, presente no equilíbrio. Deve 
também ser avaliada sua dissociação. 
 m B(OH)n m Bb+ + n OH-(Aq.) 
 [Bb+ ]m [OH- ]n 
K b = ___________________ 
 [B(OH)n]m 
Reações de equilíbrio e acidez 
HIDRÓLISE 
O quadro de equações deduzidas 
mostra o seguinte: 
 [Bb+ ]m [OH-]n 
K b = ____________________________ 
 [B(OH)n] 
 [ Aa-(Aq.)] n [Bb+ ] m Ki = _______________________ 
 [BmAn(Aq.)] 
 [Bb+ ]m 
x _________ ⇒ 
 [Bb+ ]m 
 [B(OH)n]m [Aa-(Aq.) ]n [H+]n 
KEQ= ___________________________________________ 
 [BmAn (Aq.)] 
Multiplicando-se 
ambos os termos 
por igual valor: 
Rearranjando-se os 
termos: 
KEQ = 
[Aa-(Aq.) ]n [Bb+ ]m 
[BmAn (Aq.)] 
x Kw 
 [B(OH)n]m 
[OH-(Aq.)] n [Bb+ ]m 
x 
A dissociação da água é regida pelo KW: 
n H2O n H (Aq.) + n OH-(Aq.) 
 KW 
 [H+(Aq.)]n = ___________ 
 [OH-(Aq.)]n 
Reações de equilíbrio e acidez 
HIDRÓLISE 
Rearranjando-se os termos: 
KEQ = 
[Aa-(Aq.) ]n [Bb+ ]m 
[BmAn (Aq.)] 
x Kw 
[B(OH)n]m 
[OH-(Aq.)] n [Bb+ ]m 
x 
 [Bb+ ] [OH- ] n 1 ___________________ =_______ 
 [B(OH)n] Kb 
 [ Aa-(Aq.)] n [Bb+ ] m 
_______________________ = Ki 
 [BmAn(Aq.)] 
 Ki Kw Kh = ________________ ⇒ QUE É A CONSTANTE DE HIDRÓLISE DO COMPLEXO 
 Kb 
	EQUILÍBRIOS DE COMPLEXAÇÃO
	Definições Importantes
	Definições Importantes
	Definições Importantes
	Definições Importantes
	Definições Importantes
	Definições Importantes
	Definições Importantes
	Definições Importantes
	Algumas propriedades
	Fórmulas e nomes de alguns íons complexos
	Tipos de reagentes complexantes
	Equilíbrio de complexação
	Reações de equilíbrio envolvendo íons complexos
	Reações de equilíbrio envolvendo íons complexos
	Reações de equilíbrio envolvendo íons complexos
	Reações de equilíbrio envolvendo íons complexos
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