O que é um link covalente coordenado? (com exemplos)

Umligação covalente coordenadaou link de coordenação é um tipo de ligação na qual um dos átomos ligados fornece todos os elétrons compartilhados.

Em uma ligação covalente simples, cada átomo fornece um elétron para a ligação. Por outro lado, em uma ligação de coordenação, os átomos que doam o elétron para formar uma ligação são chamados de átomo doador, enquanto o átomo que aceita o par de elétrons para se juntar é chamado de átomo aceitador (Clark, 2012).

Uma ligação de coordenação é representada por uma seta que começa nos átomos doadores e termina no átomo aceitador (Figura 1). Em alguns casos, o doador pode ser uma molécula.

Neste caso, um átomo na molécula pode doar o par de elétrons, que seria a base de Lewis, enquanto a molécula com capacidade de aceitação seria o ácido de Lewis (Coordinate Covalent Bond, S.F.).

Um elo de coordenação possui características semelhantes às de um link covalente simples. Os compostos que possuem esse tipo de ligação geralmente apresentam baixos pontos de fusão e ebulição, com uma interação não-existente entre os átomos (em oposição à ligação iônica) e os compostos são muito solúveis em água (Atkins, 2017).

Alguns exemplos de ligações covalentes coordenadas

O exemplo mais comum de uma ligação de coordenação é o íon amônio, formado pela combinação de uma molécula de amônia e um próton de um ácido.

Na amônia, o átomo de nitrogênio tem um par isolado de elétrons após completar seu octeto. Doe este par solitário ao íon de hidrogênio, então o átomo de nitrogênio se torna um doador. O átomo de hidrogênio se torna o aceptor (Schiller, S.F.).

Outro exemplo comum de ligação dativa é a formação do íon hidrônio. Tal como acontece com o íon amônio, o par de elétrons livres da molécula de água serve como um doador para o próton que é o receptor (Figura 2).

No entanto, deve-se levar em conta que, uma vez estabelecida a ligação de coordenação, todos os hidrogênios ligados ao oxigênio são exatamente equivalentes. Quando um íon de hidrogênio é quebrado novamente, não há discriminação entre qual do hidrogênio é liberado.

Um excelente exemplo de uma reação de ácido-base de Lewis, que ilustra a formação de uma ligação coordenada covalente, é a reação de formação do aducto de trifluoreto de boro com amônia.

O trifluoreto de boro é um composto que não possui uma estrutura de gás nobre em torno do átomo de boro. O boro tem apenas 3 pares de elétrons em sua camada de valência, portanto, diz-se que o BF3 é deficiente em elétrons.

O par não compartilhado de elétrons de nitrogênio amoniacal pode ser usado para superar essa deficiência, e um composto envolvendo uma ligação de coordenação é formado.

Esse par de elétrons de nitrogênio é doado ao orbital p vazio do boro. Aqui, a amônia é a base de Lewis e o BF3 é o ácido de Lewis.

Química de coordenação

Há um ramo da química inorgânica dedicada exclusivamente ao estudo de compostos que formam metais de transição. Esses metais se ligam a outros átomos ou moléculas por meio de ligações de coordenação para formar moléculas complexas.

Essas moléculas são conhecidas como compostos de coordenação e a ciência que as estuda é chamada de química de coordenação.

Neste caso, a substância ligada ao metal, que seria o doador de elétrons, é conhecida como um ligante e comumente os compostos de coordenação são conhecidos como complexos.

Compostos de coordenação incluem substâncias como vitamina B12, hemoglobina e clorofila, corantes e pigmentos e catalisadores usados ​​na preparação de substâncias orgânicas (Jack Halpern, 2014).

Um exemplo de um íon complexo seria o complexo de cobalto [Co (NH₂CH₂CH₂NH₂2ClNH₃]²⁺ que seria dicloroaminetilenodiamina de cobalto (IV).

A química de coordenação surgiu do trabalho de Alfred Werner, um químico suíço que examinou vários compostos de cloreto de cobalto (III) e amônia. Após a adição de ácido clorídrico, Werner observou que a amônia não poderia ser completamente eliminada. Em seguida, ele propôs que a amônia deveria estar mais fortemente ligada ao íon cobalto central.

No entanto, quando se adicionou nitrato de prata aquoso, um dos produtos formados era cloreto de prata sólido. A quantidade de cloreto de prata formado foi relacionada ao número de moléculas de amônia ligadas ao cloreto de cobalto (III).

Por exemplo, quando o nitrato de prata foi adicionado ao CoCl₃ · 6NH₃os três cloretos foram convertidos em cloreto de prata.

No entanto, quando o nitrato de prata foi adicionado ao CoCl₃ · 5NH₃, apenas 2 dos 3 cloretos formaram cloreto de prata. Quando CoCl foi tratado₃.4NH₃ com nitrato de prata, um dos três cloretos precipitados como cloreto de prata.

As observações resultantes sugeriram a formação de compostos complexos ou de coordenação. Na esfera da coordenação interna, que também é referida em alguns textos como a primeira esfera, os ligantes estão diretamente ligados ao metal central.

Na esfera externa de coordenação, às vezes chamada de segunda esfera, outros íons estão ligados ao íon complexo. Werner recebeu o Prêmio Nobel em 1913 por sua teoria de coordenação (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).

Esta teoria da coordenação faz com que os metais de transição tenham dois tipos de valência: a primeira valência, determinada pelo número de oxidação do metal e a outra valência denominada número de coordenação.

O número de oxidação indica quantas ligações covalentes podem ser formadas no metal (por exemplo, ferro (II) produz FeO) e o número de coordenação indica quantas ligações de coordenação podem ser formadas no complexo (exemplo ferro com número de coordenação 4 produz [FeCl₄]^- e [FeCl₄]^2-) (Coordenação de Compostos, 2017).

No caso do cobalto, ele tem o número de coordenação 6. É por isso que, em experimentos de Werner, ao adicionar nitrato de prata, a quantidade de cloreto de prata que deixaria um cobalto hexacoordenado foi sempre obtida.

Os elos de coordenação desse tipo de composto têm a característica de serem coloridos.

Na verdade, eles são responsáveis ​​pela coloração típica associada a um metal (ferro vermelho, cobalto azul, etc.) e são importantes para testes de absorção espectrofotométrica e de emissão atômica (Skodje, S.F.).

Referências

1. Atkins, P. W. (2017, 23 de janeiro). Ligação química. Recuperado de britannica.com.
2. Clark, J. (2012, setembro). CO-ORDINAR (ATACANTE COVALENTE) COLAGEM. Retirado de chemguide.co.uk
3. Coordenar Ligação Covalente. (S.F.). Retirado de chemistry.tutorvista.
4. Compostos de Coordenação. (2017, 20 de abril). Retirado dechem.libretexts.org.
5. Introdução à Química de Coordenação. (2017, 20 de abril). Retirado de chem.libretexts.org.
6. Jack Halpern, G. B. (2014, 6 de janeiro). Composto de coordenação. Recuperado de britannica.com.
7. Schiller, M. (S.F.). Coordenar a ligação covalente. Recuperado de easychem.com.
8. Skodje, K. (S.F.). Coordenar Ligação Covalente: Definição e Exemplos. Retirado de study.com.