A teoria de Werner e os conceitos modernos

No mundo da química, os compostos de coordenação têm um lugar significativo devido à sua complexidade e utilidade. O químico suíço Alfred Werner propôs uma teoria revolucionária no início do século 20 que lançou as bases para a química de coordenação moderna. Esta teoria é importante para entender como diferentes elementos podem formar estruturas complexas. O estudo dos compostos de coordenação envolve entender como as moléculas se formam, se interagem e podem ser aplicadas em uma variedade de campos, desde aplicações industriais até sistemas biológicos.

A teoria dos compostos de coordenação de Werner

Alfred Werner apresentou uma teoria em 1893 que desafiava os conceitos fundamentais existentes de valência. A ideia principal da teoria de Werner é que o comportamento e a estrutura dos compostos de coordenação não podem ser explicados usando apenas ligações iônicas ou covalentes simples. Veja mais de perto os aspectos principais da teoria de Werner:

Conceitos principais

• Valência primária e secundária: Werner propôs que íons metálicos exibem dois tipos de valência:
  • Valência primária: Este é o estado de oxidação do íon metálico e é completado por íons com carga (positiva ou negativa). Por exemplo, a valência primária do Cr em CrCl 3 é +3.
  • Valência secundária: Este é o número de coordenação do metal e representa o número de átomos diretamente ligados ao íon metálico central. Normalmente, são moléculas ou íons neutros, como NH 3 ou Cl -, respectivamente.
• Número de coordenação: O número de coordenação é o número de átomos doadores do ligante ligados ao átomo central. No tempo de Werner, era geralmente encontrado como 4 ou 6.
• Geometria dos compostos de coordenação: Werner sugeriu que compostos de coordenação poderiam formar geometrias espaciais. Ele identificou arranjos octaédricos, tetraédricos e quadrados planares.

Experimentos de Werner

Vamos discutir uma série específica de experimentos que ajudaram Werner a formular sua teoria. Considere o composto CoCl 3 .6NH 3. Werner propôs três formas diferentes para este composto químico: [Co(NH 3) 6]Cl 3, [CoCl(NH 3) 5]Cl 2 e [CoCl 2(NH 3) 4]Cl. Isso mostra que a molécula pode exibir diferentes arranjos com diferentes números de átomos de cloro coordenados e aniônicos.

Quando esses compostos foram dissolvidos em água, diferentes números de íons foram produzidos, os quais Werner mediu por meio de experimentos de condutividade. Essa diferença no número de íons apoia as diferentes estruturas propostas.

Conceitos modernos de química de coordenação

A química de coordenação moderna evoluiu consideravelmente desde o tempo de Werner devido ao desenvolvimento da mecânica quântica e de técnicas analíticas avançadas. Aqui estão alguns conceitos modernos que se baseiam nos fundamentos de Werner:

Teoria do campo cristalino (CFT)

A teoria do campo cristalino fornece um modelo simples para entender como os íons metálicos interagem com ligantes. De acordo com a CFT, a interação eletrostática entre ligantes e íons metálicos causa uma divisão na energia orbital-d. Esta divisão produz:

• Orbitais t _2g: conjunto de energia mais baixa
• Orbitais e _g: conjunto de energia mais alta

A diferença de energia entre esses orbitais afeta as propriedades do composto, como sua cor e comportamento magnético.

Teoria do campo de ligantes (LFT)

A teoria do campo de ligantes combina aspectos da CFT e da teoria do orbital molecular (MOT) para fornecer uma compreensão mais abrangente dos compostos de coordenação. A LFT fornece insights tanto sobre a ligação quanto sobre a estrutura eletrônica, observando como diferentes ligantes podem afetar a hibridação e a geometria de um composto.

Teoria da ligação de valência (VBT)

A teoria da ligação de valência inclui o conceito de hibridação, onde orbitais atômicos dos íons metálicos se misturam para formar orbitais híbridos. Esses orbitais híbridos podem se ligar com orbitais de ligantes para formar complexos de coordenação. Por exemplo, o níquel sofre hibridação sp 3 no complexo [Ni(CN) 4] 2-.

Exemplo: compostos de coordenação em sistemas biológicos

Os compostos de coordenação não estão limitados apenas às aplicações industriais. Em sistemas biológicos, eles desempenham papéis importantes. Por exemplo:

• Hemoglobina: O complexo de coordenação centrado em ferro na hemoglobina ajuda a transportar oxigênio no sangue.
• Clorofila: No centro da molécula de clorofila está um íon de magnésio, coordenado com átomos de nitrogênio.

Conclusão

A teoria de Werner lançou uma base sólida, permitindo que futuros pesquisadores e químicos explorassem os compostos de coordenação e descobrissem suas aplicações. Teorias modernas, como a teoria do campo cristalino e a teoria do campo de ligantes, ampliaram nossa compreensão e aplicações. Assim, a química de coordenação continua sendo um campo integral que conecta diversos conceitos químicos e oferece diversos aplicativos práticos.

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