Número da coordenação: o que é, cálculo, exemplos - Ciência - 2023

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o número de coordenação é o número de átomos, íons ou moléculas que interagem com um centro em compostos iônicos e de coordenação. Este conceito também pode ser aplicado a moléculas, levando em consideração quantos átomos estão ligados entre si, em vez do número de suas ligações.

Esse número é importante porque define as geometrias dos complexos, as densidades de suas fases materiais e até mesmo o caráter estereoquímico (espacial) de suas reatividades. Para simplificar sua definição, qualquer átomo que rodeia um centro específico é considerado um vizinho.

Considere, por exemplo, o piso feito de moedas na imagem acima. Todas as moedas são do mesmo tamanho, e se você olhar para cada uma, verá que estão rodeadas por outras seis; isto é, eles têm seis vizinhos e, portanto, o número de coordenação (C.N.) para as moedas é 6. Essa mesma ideia agora é estendida para o espaço tridimensional.

Se seus raios forem desiguais, eles não terão todos o mesmo número de coordenação. Por exemplo: quanto maior a moeda, mais vizinhos ela terá, pois poderá interagir com um maior número de moedas ao seu redor. O oposto é verdadeiro para moedas pequenas.

Conceito de número de coordenação

Raios de íons vs. Número de coordenação

O número de coordenação é o número de vizinhos mais próximos que, em princípio, interagem diretamente com um centro, que é principalmente um íon metálico. Então, colocamos as moedas de lado para considerar as esferas.

Este íon metálico M^{n +}, Onde n é igual ao seu número de oxidação ou valência, interage com outros vizinhos (iônicos ou moleculares) chamados ligantes. O melhor n (+2, +3, etc.), o menor M será^{n +} e, conseqüentemente, os ligantes serão forçados a se aproximarem para interagir com M^{n +}.

A imagem a seguir ilustra o que foi dito acima:

M²⁺ no complexo ilustrado, tem um número de coordenação de 5: é cercado por 5 ligantes L. Enquanto, M³⁺ tem um número de coordenação de 4. Isso ocorre porque M³⁺Por possuírem uma magnitude de carga maior, seu raio se contrai e, portanto, os ligantes L devem se aproximar, o que aumenta suas repulsões eletrônicas.

É por isso que íons centrais volumosos, como aqueles pertencentes a metais em bloco F, ou para o segundo ou terceiro período do bloco d, tendem a ter números de coordenação mais altos (C.N.> 6).

Densidades

Agora suponha que o complexo de M³⁺ está sob muita pressão. Chegará um ponto em que a pressão será tal que é provável que outro ligante coordene ou interaja com M³⁺. Ou seja, seu número de coordenação aumentará de 4 para 5.

Em geral, as pressões aumentam os números de coordenação conforme os vizinhos são forçados a se cingir no íon ou átomo central. Consequentemente, as fases materiais dessas substâncias tornam-se mais densas, mais compactas.

Geometrias

As ilustrações acima não dizem nada sobre as geometrias em torno de M²⁺ ou M³⁺. No entanto, sabemos que um quadrado tem quatro vértices ou vértices, assim como um tetraedro.

A partir desse raciocínio, conclui-se que a geometria em torno de M³⁺, cujo C.N. é 4, deve ser tetraédrico ou quadrado. Mas qual dos dois? Enquanto isso, as geometrias para M²⁺, cujo C.N. é 5, eles podem ser pirâmide quadrada ou bipiramidal trigonal.

Cada C.N. Tem associado várias geometrias possíveis, que posicionam os ligantes a uma distância favorável, de forma que haja o mínimo de repulsão entre eles.

Como o número de coordenação é calculado ou determinado?

O número de coordenação às vezes pode ser calculado diretamente a partir da fórmula do composto em questão. Suponha que o complexo aniônico [Ni (CN)₅]^3-. Qual é o número de coordenação para o íon níquel, Ni²⁺? Basta observar o coeficiente estequiométrico 5, que indica que existem 5 ânions CN^– coordenado ou interagindo com o centro de Ni²⁺.

No entanto, nem sempre é tão fácil. Por exemplo, o composto CuCN parece ter um número de coordenação de 1 para ambos Cu²⁺ quanto ao CN^–. No entanto, na verdade, consiste em cadeias de polímero Cu-CN-Cu-CN, portanto, o número de coordenação correto é 2.

É por isso que o número de coordenação é preferível determinar em vez de calculá-lo. Como? Determinar as estruturas iônicas ou moleculares dos compostos. Isso é possível graças a técnicas instrumentais, como raios-X, difração de nêutrons ou elétrons.

Exemplos de números de coordenação

A seguir e para finalizar alguns exemplos de compostos serão mencionados para cada um dos números de coordenação mais comuns. Da mesma forma, eles dirão quais são suas respectivas geometrias.

C.N. 2

A C.N. igual a 2 significa que o átomo ou íon central tem apenas dois vizinhos. Portanto, falamos de geometrias compostas compulsoriamente. Entre eles temos:

-Hg (CH₃)₂

- [Ag (NH₃)₂]⁺

-Ph₃PAuCl

C.N. 3

A C.N. igual a 3 significa que o átomo ou íon central está rodeado por três vizinhos. Temos então geometrias como: plano trigonal (triangular), pirâmide trigonal e forma em T. Exemplos de compostos com este número de coordenação são:

- [Cu (CN)₃]^2-

- [Pt (PCy₃)₃], onde PCy se refere ao ligante triciclohexilofosfina

-Grafite

C.N. 4

A C.N. igual a 4 significa que o átomo ou íon central está rodeado por quatro vizinhos. Suas geometrias possíveis são tetraédricas ou quadradas. Exemplos de compostos com este número de coordenação são os seguintes:

-CH₄

-CoCl₂Pyr₂

-cis-PtCl₂(NH₃)₂

- [AlCl₄]^–

- [MoO₄]^2-

-SnCl₄

- [CrO₄]^2-

- [MnO₄]^2-

Todos esses exemplos, exceto para cis-PtCl₂(NH₃)₂, são de geometrias tetraédricas.

C.N. 5

A C.N. igual a 5 significa que o átomo central ou íon coordena ou interage com cinco vizinhos. Suas geometrias, já mencionadas, são a pirâmide quadrada ou a bipiramidal trigonal. Como exemplos, temos o seguinte:

- [CoBrN (CH₂CH₂NMe₂)₃]

- [Fe (CO)₅]

-VO (acac)₂, acac sendo o ligante de acetilacetonato

C.N. 6

Este é de longe o número de coordenação mais comum entre todos os compostos. Lembre-se do exemplo das moedas desde o início. Mas em vez de sua geometria preferida ser a de um hexágono plano, ela corresponde à do octaedro (normal ou distorcido), além do prisma trigonal. Alguns dos muitos exemplos de compostos com este número de coordenação são:

- [AlF₆]^3-

- [Co (NH₃)₆]³⁺

- [Zr (CH₃)₆]^2-

-NaCl (sim, sal de cozinha)

-MoS₂, observe que C.N. para este composto não é 2

Outras

Existem outros números de coordenação, de 7 a 15. Para C.N. é alto, o íon ou átomo central deve ser muito grande, ter pouca carga e, ao mesmo tempo, os ligantes devem ser muito pequenos. Alguns exemplos de compostos com tal C.N. Eles estão abaixo e finalmente:

-K₃[NbOF₆], C.N. 7 e geometria de octaedro aplicada

- [Mo (CN)₈]^3-

- [Zr (boi)₄]^2-, onde ox é o ligante de oxalato

- [ReH₉]^2-

- [carranca₃)₆]^2-, C.N. igual a 12

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
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Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (28 de agosto de 2020). Definição do número de coordenação em química. Recuperado de: Thoughtco.com