Química Inorgânica I
Docente: Prof. Ana Cavaleiro
Ano Lectivo: 2006/07
Curso(s): Licenciatura em Química e Química Industrial e Gestão
Escolaridade: 3h T - 01h TP - 0h P
Unidades de Crédito: 3.5
OBJECTIVOS
No final do curso o aluno deve:
Conhecer as estruturas cristalinas mais comuns para metais e sólidos iónicos simples e os principios subjacentes. Saber
efectuar cálculos simples relacionados com aspectos estruturais. Compreender os factores energéticos e outros
condicionantes da formação de sólidos e a sua relação com algumas propriedades físicas. Conhecer e saber aplicar os
modelos desenvolvidos para o estudo da energética da formação de sólidos iónicos.
Conhecer e ser capaz de aplicar a abordagem termodinâmica ao fenómeno da dissolução de compostos iónicos e
moleculares. Conhecer e saber utilizar métodos diagramáticos usados para representar equilíbrios em solução aquosa.
Conhecer os diversos tipos de substâncias elementares, saber relacioná-los com a posição dos elementos no quadro
periódico e conhecer as características químicas principais de algumas daquelas substâncias. Conhecer e entender os
métodos mais comuns de preparação de substâncias elementares.
Conhecer os tipos de ligação química observados em compostos com hidrogénio e oxigénio. Conhecer ou ser capaz de
prever as fórmulas, nomes, características químicas e reactividade dos vários tipos de hidretos, óxidos e outros compostos
com oxigénio.
Ter conhecimentos sobre complexos metálicos, nomeadamente sobre nomenclatura, estrutura, isomerismo e reactividade
e saber aplicá-los em casos simples.
Conhecer de modo simplificado os modelos aplicados no estudo da estrutura electrónica dos complexos. Saber aplicar
estes modelos para explicar propriedades magnéticas, estruturais e espectros electrónicos.
METODOLOGIA
Nas aulas teóricas apresenta-se a matéria programada. Nas aulas teórico-práticas discute-se a resolução de problemas e
questões previamente propostos. Existe um livro elaborado pelo professor correspondendo aos assuntos apresentados nas
aulas teóricas, incluindo problemas e questões que os alunos devem considerar e resolver no seu estudo individual. A
resolução de alguns destes problemas encontra-se disponibilizada em rede, juntamente com outros elementos de estudo.
Os alunos podem esclarecer as dúvidas e discutir as suas dificuldades com o professor, semanalmente, nas aulas teóricopráticas e nos períodos de atendimento estabelecidos para esse fim.
AVALIAÇÃO
1. Elementos de avaliação
exames sobre toda a matéria
testes, cada um sobre uma parte da matéria;
trabalho escrito sobre um tema.
2. Nota final, N
N = 0,80 NT + 0,20 NE
3. Nota, NT, na avaliação por exame final
NT = nota do exame final
4. Nota, NT, na avaliação contínua (Necessário inscrição prévia)
NT = média ponderada de três testes. Os factores de ponderação para o primeiro, segundo e terceiro teste são 35%, 35% e
30%, respectivamente.
Transitam para o regime de avaliação por exame final os alunos que desistirem no 1º teste. A falta ao 1º teste após
inscrição conta como desistência.
5. Nota, NE
Esta nota é a classificação de um trabalho escrito original individual com 5-8 páginas A4 sobre um tema relacionado com
a disciplina.
6. Nota final, NT, na época de recurso
NT = nota do exame de recurso.
7. Notas superiores a 16
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Os alunos com N ≥ 17 farão uma prova oral.
PROGRAMA
Parte I - Sólidos e Soluções
Capítulo 1 - Introdução
A tabela periódica. Periodicidade. A importância relativa dos diversos elementos. Revisão de algumas propriedades
periódicas: energia de ionização, afinidade electrónica e electronegatividade.
Capítulo 2 - Estrutura de sólidos cristalinos.
Conceitos fundamentais. Estrutura cristalina.
Empacotamento de esferas rígidas e cristais metálicos. Empacotamento compacto de esferas rígidas. Empacotamento
não-compacto de esferas rígidas. Ocupação da célula unitária. Estruturas compactas em cristais reais. Raios atómicos e
raios metálicos.
Estruturas de cristais iónicos simples de fórmula MX, MX2 e M2X. Estruturas derivadas do empacotamento cúbico
compacto. Estruturas derivadas do empacotamento hexagonal compacto. Estrutura do rútilo e do cloreto de césio.
Estruturas em camadas ou lamelares. Carácter covalente em ligações predominantemente iónicas.
Estrutura cristalina e tamanho dos iões. Relação de raios e número de coordenação. Raios iónicos.
Capítulo 3 - Energética de sólidos.
Sólidos iónicos. Energia de rede. Lei de Hess e ciclo termodinâmico. Ciclo de Born-Haber. Equações para a determinação
da energia de rede. Raios termoquímicos. Energia de coesão em cristais não iónicos. Efeito das forças de coesão e
temperatura de fusão.
Capítulo 4 - Soluções e reacções em solução
O fenómeno de dissolução. Estudo termodinâmico da dissolução em água de compostos moleculares e iónicos simples.
Equilíbrios ácido-base de Bronsted em solução aquosa. Diagramas de distribuição.
Parte II - Periodicidade e Propriedades Químicas
Capítulo 5 - Elementos e seus compostos
Substâncias elementares. Tipos de substâncias elementares. Preparação das substâncias elementares. Preparação de
substâncias elementares por meio de redução. Redução com carbono e diagramas de Ellingham. Preparação de
substâncias elementares por meio de oxidação.
Capítulo 6 - Hidrogénio e hidretos
Hidrogénio e seus compostos. Hidrogénio em compostos. Ligação multicentro.
Hidretos. Hidretos iónicos. Hidretos moleculares, EHn. Os hidretos moleculares como ácidos e bases de Lewis. Hidretos
covalentes, EmHn. Hidretos metálicos e hidretos intermédios. Clatratos.
Capítulo 7 - Oxigénio e seus compostos
Oxigénio e suas formas alotrópicas. Espécies com ligação oxigénio-oxigénio.
Óxidos simples. Classificação estrutural dos óxidos. Classificação dos óxidos de acordo com as propriedades ácido-base.
Alguns óxidos moleculares.
Hidróxidos.
Peróxidos e superóxidos. Peróxido de hidrogénio. Peróxidos e superóxidos iónicos.
Oxoácidos simples. Constantes de ionização dos oxoácidos. Particularidades de alguns oxoácidos.
Oxoácidos e oxoaniões poliméricos. Espécies com pontes de oxigénio e elementos do bloco p. Oxoácidos e oxoaniões
com concatenação. Peroxoácidos. Polioxoaniões de metais do bloco d.
Hidrólise de catiões metálicos. Espécies poliméricas.
Parte III - Química dos Elementos do Bloco d
Capítulo 8 - Complexos de metais do bloco d: estrutura e reactividade
Complexos de metais do bloco d. Compostos de coordenação ou complexos. Tipos de ligandos. Nomenclatura de
compostos de coordenação.
Geometria em compostos de coordenação. Número de coordenação e geometria. Breves noções de simetria.
Isomerismo. Isomerismo de constituição. Estereoisomerismo. Estereoisomerismo em geometria planar quadrada.
Estereoisomerismo em geometria tetraédrica. Estereoisomerismo em geometria octaédrica.
Reactividade de complexos. Reacções de complexação em solução aquosa. Constantes de estabilidade. Diagramas de
distribuição em equilíbrios de complexação. Série de Irving Williams. O efeito quelato. Ácidos e bases duros e moles.
Reacções de substituição. Complexos inertes e lábeis. Efeito trans.
Capítulo 9 – Complexos de metais do bloco d: estrutura electrónica e propriedades
Teoria do campo do cristal. O modelo do campo do cristal para complexos octaédricos. O modelo do campo do cristal
para as diversas geometrias de coordenação. Complexos de spin alto e de spin baixo. Grandeza do desdobramento do
campo do cristal e série espectroquímica. Propriedades magnéticas dos complexos.
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Efeitos estruturais e termodinâmicos do desdobramento de orbitais d. Variação periódica dos raios iónicos. Efeito de
Jahn-Teller. Energia de estabilização do campo do cristal. EECC e geometria de coordenação.
O modelo das orbitais moleculares. Orbitais moleculares em complexos octaédricos apenas com ligação sigma e
diagrama de níveis de energia. Complexos octaédricos com ligação pi e diagrama de níveis de energia. Ligandos dadores
e aceitadores pi.
Cor e espectros electrónicos de compostos de coordenação. Considerações gerais. Forma e intensidade das bandas.
Número de bandas d-d em espectros de complexos octaédricos (spin alto) e tetraédricos. Bandas de transferência de carga
BIBLIOGRAFIA
Geral
Ana Cavaleiro, Química Inorgânica Básica, Universidade de Aveiro, 3.ª ed., 2004
D. F. Shriver, P. W. Atkins, C. H. Langford, Inorganic Chemistry, 3rd ed., Oxford University Press, 1999
C. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry, Prentice Hall, 1ª ed., 2001
J. E. Huheey, E. A. Keiter, R. L. Keiter, Inorganic Chemistry, 4th ed., Harper & Row, 1993
Complementar
K. F. Purcell, J. C. Kotz, Inorganic Chemistry, Saunders, 1977
F. A. Cotton, G. Wilkinson, P. L. Gaus, Basic Inorganic Chemistry, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1987
L. Smart, E. Moore, Solid State Chemistry, 2nd ed., Chapman & Hall, 1995
N. C. Norman, Periodicity of the p-block elements, Oxford University Press, 1994s
M. J. Winter, d-Block Chemistry, Oxford University Press, 1994
O Regente da Disciplina
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