O EQUILÍBRIO DE COMPLEXAÇÃO

CAPÍTULO 4

EQUILÍBRIO DE COMPLEXAÇÃO

4.1 INTRODUÇÃO

        Uma reação de complexação é entendida como a “transformação” de um íon simples em um íon complexo. O íon complexo é obtido pelo compartilhamento de um par ou mais pares de elétrons de uma espécie ou mais espécies (ânions ou moléculas) com uma espécie deficiente em elétrons (um cátion), capaz de aceitar esse par (ou pares) de elétrons, através de ligações covalentes coordenadas.

        A espécie “doadora” de elétrons é denominada ligante e cátion “receptor” desses elétrons é denominado cátion metálico central.

        Assim, uma reação de complexação deve ser entendida como uma reação ácido - base, onde o cátion metálico é o ácido e o ligante é a base, já que pela teoria ácido - base de Lewis tem-se que:

                Teoria ácido - base de Lewis:

        Base: é toda espécie química capaz de doar um ou mais pares de elétrons.

        Ácido: é toda espécie química capaz de aceitar um ou mais pares de elétrons.

        Exemplo:     Cu2+       +      4  NH3             [Cu(NH3)4]2+

                               ácido              base                    íon complexo

                     (cátion central)        (ligante)

                Exemplos de base de Lewis: NH3 ,  H2O , CN-, S=, F-.

   Exemplos de ácido de Lewis:  Cd2+ , Ag+  ,  BF3 .         

Observação 1: metais de transição (orbitais d parcialmente preenchidos), que formam ligações covalentes com o ligante: Co3+, Ni2+, Cd2+, Fe2+, Fe3+ ,Ag+. O Al+3, um metal que possui o p incompleto, também é um exemplo.

Observação 2: Os sais metálicos quando estão em solução aquosa, seus respectivos cátions encontram-se hidratados, ou seja, com moléculas de água ligadas firmemente ao seu redor.

                        Exemplo: Cu(H2O)4 2+; Al(H2O) 6 3+; Ag(H2O)2+.

Generalizando, uma reação de complexação pode ser representada por:

                 M+n         +       y L-m                   [M(L)y ]+n-m

                ÁCIDO             BASE                ÍON COMPLEXO

Onde:

M = cátion metálico central (ácido de Lewis)

L = ligante (base de Lewis)

ML = íon complexo

Observação: Um ligante é um íon ou molécula que forma uma ligação covalente com um cátion através da doação de um par de elétrons. O número de ligações covalentes que um cátion tende a formar com os elétrons doadores é o seu número de coordenação ou o número de ligantes, que normalmente são 2, 4 ou 6.

                        Exemplo: [Cu(NH3)4]2+   

                        M = Cu2+ (ácido de Lewis)

                        L = NH3 (base de Lewis)

                        ML = [Cu(NH3)4]2+   

                        No. de coordenação = 4 (4 moléculas de NH3).

        Um ligante com um único grupo doador de elétrons, tal como, por exemplo, a amônia, é denominada um ligante unidentado. Em titulações, complexométricos utilizam-se normalmente ligantes multidentados, com 4 ou 6 grupos doadores de elétrons na mesma molécula. Esses ligantes multidentados reagem completamente com os cátions metálicos e formam íons complexos bem estáveis com pontos de estequiométricos bem definidos.

4.2 CONSTANTE DE EQUILÍBRIO

        As equações que representam as reações de complexação e as respectivas constantes de equilíbrio são, normalmente, escritas no sentido de formação do íon complexo e são denominadas de: constante de formação (Kf) ou constante de estabilidade (Kest). Tal como nos cálculos referentes à dissociação de ácidos polipróticos são consideradas as constantes de equilíbrio sucessivas nas reações de formação de íons complexos.

Exemplo:    Ag+   +     NH3       [Ag(NH3)]+                    K1 = _[Ag(NH3)]+

                                                                  [Ag+][NH3]

          [Ag(NH3)]+ +  NH3      [Ag(NH3)2]+            K2 = _[Ag(NH3)2] _

                                                                   [Ag(NH3)]+[NH3]

Onde: K1 e K2 são as constantes de formação ou estabilidade sucessivas para cada etapa da reação de complexação.

        Somando-se as duas reações acima, tem-se a reação global, com o conseqüente produto entre as duas constantes.

        Assim:                Ag+   +   2NH3       [Ag(NH3)2]+           K1.K2