Complexos de metais de transição – cor, número de coordenação e geometria
QuímicaQuímica inorgânicaIdades 17–18Laboratório virtual
Use com a sua turma: os alunos abrem por um link ou QR code, sem precisar de conta.
Continue em Química inorgânica
Um béquer contém o aquocomplexo de um íon de metal de transição (Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺) na sua cor real. Arraste o controle de concentração do ligante (NH₃, Cl⁻ concentrado, SCN⁻ ou OH⁻) para o ligante substituir aos poucos as moléculas de água da esfera de coordenação interna: a cor da solução passa à do novo complexo, e um modelo 3D giratório mostra a forma correta, octaédrica, tetraédrica ou quadrado-planar, junto com a fórmula do complexo e o número de coordenação. A tela de desdobramento d: escolha um íon (Ti³⁺, Cr²⁺/Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺/Fe³⁺, Co³⁺, Cu²⁺) e um ligante da série espectroquímica I⁻ < Cl⁻ < H₂O < NH₃ < en < CN⁻ < CO para ver Δo = hν, o comprimento de onda absorvido e a cor complementar, spin alto ou baixo ao comparar Δo com a energia de emparelhamento, os elétrons desemparelhados e o momento μ = √(n(n+2)) μB medido numa balança de Gouy. A tela Tubos de ensaio: adicione NaOH, NH₃ ou Na₂CO₃ gota a gota e depois em excesso a Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Cr³⁺, Al³⁺ ou a uma solução desconhecida, leia o pH e registre os precipitados, o comportamento anfótero e o CO₂.
Aula: Compostos de coordenação: átomo central, ligantes, número de coordenação, geometria e cor
O que mostra
Um complexo de metal de transição tem um íon metálico central ligado a ligantes, moléculas ou íons que doam pares de elétrons. Em água, o íon existe como aquocomplexo; um ligante adicionado substitui moléculas de água e pode mudar o número de coordenação, a geometria e a cor. Seis ligantes costumam dar forma octaédrica, e quatro, tetraédrica ou quadrado-planar. A cor surge porque os ligantes separam os níveis de energia dos orbitais d e o complexo absorve parte da luz visível; assim, um novo ligante dá uma nova cor, como o azul intenso do Cu²⁺ com excesso de NH₃. A tela de desdobramento d mostra os níveis t₂g e e_g separados por Δo, que cresce ao longo da série espectroquímica e com a carga do íon; a luz de energia hν ≈ Δo é absorvida, e Δo comparado com a energia de emparelhamento decide se o complexo é de spin alto ou baixo. Na tela Tubos de ensaio, a quantidade de reagente decide o que se forma: hidróxidos precipitam, alguns se redissolvem em excesso e os íons 3+, mais ácidos pela maior densidade de carga, liberam CO₂ do carbonato.
Como usar
Escolha um Íon metálico central e um Ligante adicionado, e arraste o controle de Concentração do ligante adicionado a partir de 0 M. Observe a cor da solução mudar à medida que os ligantes substituem a água, e leia na linha da equação a fórmula, o número de coordenação e a geometria. Com Mostrar modelo 3D do complexo ativado, arraste para girar o modelo de bola e vareta. Algumas combinações formam precipitado ou não mostram mudança clara, o que também rende discussão. Na aba Desdobramento d, escolha um Íon metálico e um Ligante (ou toque na série), compare Δo com P, leia a cor e ligue o ímã da balança de Gouy para medir o momento. Em Tubos de ensaio, escolha uma Solução e um Reagente, adicione gotas, depois excesso, e pressione Registrar; use Desconhecida para identificar um íon.
Parâmetros que você pode mudar
- Íon metálico central Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺
- Ligante adicionado Excesso de NH₃, Cl⁻ concentrado (HCl), SCN⁻, OH⁻
- Concentração do ligante adicionado 0–6 M
- Mostrar modelo 3D do complexo
- Tela Cor e geometria, Desdobramento d (Δo), Tubos de ensaio
- Íon metálico (tela de desdobramento) Ti³⁺, Cr²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co³⁺, Cu²⁺
- Ligante na série espectroquímica I⁻, Cl⁻, H₂O, NH₃, en (etilenodiamina), CN⁻, CO
- Ímã da balança de Gouy ligado
- Solução (tela de tubos) Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Desconhecida
- Reagente (tela de tubos) NaOH, NH₃, Na₂CO₃
Perguntas para explorar
- No complexo formado por Cu²⁺ com excesso de NH₃, qual é o íon central e quais são os ligantes?
- Por que a cor da solução muda quando um novo ligante substitui as moléculas de água?
- Quais geometrias são possíveis para um complexo com número de coordenação 4?
- Por que as soluções de Fe³⁺, Cr³⁺ e Al³⁺ liberam CO₂ com Na₂CO₃, enquanto Cu²⁺, Fe²⁺ e Co²⁺ formam carbonatos?
