Relatório de Experimento de Química Inorgânica Aplicada a Farmácia

Resumo

O experimento baseou-se em registrar os espectros das soluções preparadas com um espectômetro UV-VIS. As soluções utilizadas são formadas a partir de solução de cloreto de hexaanidroníquel, solução de etilenodiamina e água destilada. O experimento realizado teve a formação dos complexos hexaaquoníquel (II), tetraaquoetilenodiaminoníquel (II), diaquobis(etilenodiamino)níquel (II) e tris(etilenodiamino)níquel (II).

Introdução teórica

Compostos de coordenação fazem referência a um composto eletricamente neutro ou a um composto iônico, no qual pelo menos um dos íons envolvidos é um complexo. A ligação estabelecida entre o átomo metálico e os seus ligantes é covalente coordenada.

Os ligantes são conhecidos também por bases de Lewis, pois são doadores de par de elétrons. Já o complexo é conhecido por ácido de Lewis, uma vez que é receptor de um par de elétrons.

Complexo diz respeito a um átomo ou íon central metálico cercado por um conjunto de ligantes, os quais podem ser um íon ou uma molécula que pode ter existência independente. Os ligantes compõem a esfera de coordenação do íon central.

A teoria do campo cristalino postula que cada ligante pode ser representado por uma carga pontual negativa e essa carga representaria os pares de elétrons isolados dos ligantes, direcionado para o átomo central de metal. Dessa forma, a teoria afirma que a natureza existente entre o átomo metálico e os seus ligantes é eletrostática.

A carga do átomo de metal normalmente é positiva, havendo dessa maneira uma atração entre os ligantes e o átomo metálico e, consequentemente, a formação do complexo. Entretanto, existem casos em que os elétrons da orbital d no íon do metal interagem diferentemente com as cargas pontuais que representam os ligantes.

Em um sistema octaédrico, seu arranjo octaédrico se dá pelos seis ligantes ao redor do átomo central. Esses ligantes interagem com diferentes magnitudes com esses orbitais d desse íon central. Os elétrons nos orbitais dz2 e dx2-y2 estão mais próximos dos ligantes e os elétrons nos orbitais dxy, dxz e dyz estão nas regiões situadas entre os ligantes.

Como conseguinte, os elétrons nos orbitais dz2 e dx2-y2 são repelidos pelos ligantes, os quais são considerados cargas negativas, originando o nível eletrônico eg, o qual contém maior energia em relação à energia contida nos orbitais d do átomo livre. Já os elétrons nos orbitais dxy, dxz e dyz constituirão o nível eletrônico t2g, o qual contém menor energia. Essa diferença de energia entre os níveis eletrônicos eg e t2g é denominada 10 Dq e é chamada de desdobramento do campo cristalino.

O desdobramento do campo cristalino é a energia necessária para fazer o elétron sair de seu estado fundamental (t2g) e chegar ao seu estado excitado (eg) e o valor dessa energia pode ser obtido por meio do espectro de absorção na região do ultravioleta/visível (UV-VIS) do complexo.

Para configurações eletrônicas d2 e d3, substitui-se o valor do primeiro parênteses pelo número da nova configuração, respectivamente 2 e 3. Em ambos casos, a regra de Hund, a qual postula que cada elétron ocupe um orbital de mesma energia, é obedecida.

No caso da configuração d4, há duas possibilidades:

1) a regra de Hund continua válida e o quarto elétron ocupará um orbital no nível eg, o que determina um campo fraco (complexo de spin-alto);

2) a regra de Hund não é válida e o quarto elétron é emparelhado em um dos orbitais no nível t2g, o que determina um campo forte (complexo de spin-baixo).

Essas duas alternativas estão relacionadas ao valor do desdobramento do campo cristalino (10 Dq ou Δo) e da energia necessária para forçar o emparelhamento dos elétrons em um mesmo orbital (P).

Se Δo < P, ocorre uma situação de campo fraco e os elétrons irão ocupar os orbitais eg. Se Δo > P, ocorre uma situação de campo fraco e os elétrons irão ocupar os orbitais t2g.

Dessa forma, o cálculo para a energia de estabilização do campo cristalino (EECC) é dado por: EECC = - 0,4 . t2g + 0,6 . eg.

A coloração da maioria dos compostos de coordenação pode ser explicada por meio das estruturas eletrônicas dos complexos, os detalhes das ligações e a distribuição dos seus elétrons. A principal teoria que explica isso é a teoria do campo cristalino, abordada anteriormente.

Sabe-se que a colocação dos compostos apresentam duas características importantes: a cor absorvida e a cor complementar. A luz que passa por uma solução que contém um complexo reflete todas as cores, exceto aquela que é absorvida, de forma que a cor visível aos olhos é a cor complementar. A roda de cores e a tabela de cores estão representadas a seguir:

Fonte: Google

Fonte: Google

Objetivos

Os objetivos do experimento foram adquirir mais conhecimentos acerca dos complexos e compostos de coordenação, assim como suas propriedades ópticas tendo como base a teoria do campo cristalino. Além disso, salientar as regras de laboratório e a utilização correta das vidrarias, bem como aprender a manusear novos instrumentos, tais como a micropipeta e as ponteiras.

Parte experimental

Para esse experimento, foram utilizados 1 béquer de 100 mL, 1 micropipeta de 200 µL, 1 micropipeta de 1000 µL, ponteiras azuis e amarelas, espectômetro UV-VIS, 5 tubos de ensaio, cubetas e 1 estante para tubos de ensaio, como exemplificados a seguir:

Béquer de 100 mL. Fonte: Google.

Micropipeta de 200 µL. Fonte: Google.

Micropipeta de 1000 µL. Fonte: Google.

Ponteiras azuis e amarelas. Fonte: Google.

Espectômetro UV-VIS. Fonte: Google.

Tubos de ensaio. Fonte: Google.

Cubetas. Fonte: Google.

Estante para tubos de ensaio. Fonte: Google.

Após a paramentação correta, os tubos de ensaio foram enumerados de 1 a 5. As quantidades das soluções e substâncias estão especificadas na tabela abaixo:

Tubo

Solução de [Ni(H2O)6]Cl2 (µL)

Solução de etilenodiamina (µL)

Água