Os íons complexos [Zn(NH3)4]^2+ e [Zn(NH2 CH2 CH2 NH2)2]^2+ apresentam constantes de formação iguais 3,1 times 10^10 e 7,9 times 10^12, respectivamente. EXPLIQUE a que se deve essa diferença, tendo em vista que o número de coordenação nos dois íons é igual, bem como a natureza do átomo doador (nitrogênio).

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre dois íons complexos de zinco que têm o mesmo número de ligações (coordenação) e ambos usam nitrogênio como átomo doador. Mas as constantes de formação são diferentes: uma é 3,1 times 10^10 e a outra é 7,9 times 10^12. Nosso objetivo aqui é entender por que isso acontece, usando conceitos de química de coordenação.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é uma constante de formação ( Kf). É uma medida de quão estável é um complexo iônico quando os ligantes se ligam ao metal central. Quanto maior o Kf, mais estável é o complexo.

Passo 3

Agora, vamos olhar para os ligantes usados nos dois complexos:
  1. [Zn(NH3)4]^2+: Aqui, temos ammonia (NH₃) como ligante. Cada molécula de NH₃ é um ligante monodentado, ou seja, se liga ao zinco através de um único átomo de nitrogênio.
  2. [Zn(NH2 CH2 CH2 NH2)2]^2+: Este ligante é etilenodiamina (en), que é um ligante bidentado. Isso significa que cada molécula de en pode se ligar ao zinco através de dois átomos de nitrogênio.

Passo 4

A diferença chave aqui é que a etilenodiamina forma dois vínculos com o zinco, enquanto a ammonia forma apenas um. Isso nos leva ao conceito do efeito quelato.

Passo 5

Efeito Quelato: Ligantes bidentados ou polidentados (que podem formar múltiplas ligações) geralmente formam complexos mais estáveis do que ligantes monodentados. Isso acontece porque formar múltiplas ligações em um único ligante reduz a probabilidade de que o ligante se dissocie do metal. Além disso, há um aumento na entropia do sistema quando ligantes bidentados substituem ligantes monodentados.

Passo 6

Aplicando isso aos nossos complexos:
  • No caso da amonia, cada molécula liga-se apenas uma vez ao zinco, então a estabilidade depende apenas dessas ligações individuais.
  • Com a etilenodiamina, cada molécula forma duas ligações com o zinco, criando uma estrutura mais robusta e estável devido ao efeito quelato.

Passo 7

Por causa desse efeito, a etilenodiamina proporciona uma estabilidade muito maior ao complexo de zinco, refletida na constante de formação mais alta ( 7,9 times 10^12) comparada à da ammonia ( 3,1 times 10^10).

Resposta

A diferença nas constantes de formação se deve ao efeito quelato proporcionado pela etilenodiamina, que, sendo um ligante bidentado, forma complexos mais estáveis que os formados por ligantes monodentados como a ammonia, resultando em uma constante de formação maior.

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