Química Inorgânica Aplicada
Docente: Prof., Victor M. Sousa Felix
Ano Lectivo: 2005/06
Curso(s): Licenciaturas em Engenharia Química e Bioquímica e Química Alimentar
Escolaridade: 3h T - 0h TP - 0h P
Unidades de Crédito: 3.0
OBJECTIVOS
Com este curso os estudantes deverão adequir um conhecimento estruturado e compreender conceitos fundamentais de
Química inorgânica de areas diversas como química do estado sólido, Química de Coordenação, Bioinorgânica e Quimica
Medicinal. No final do curso, os estudantes deverão ser capazes de interpretar com base nos conceitos de ligação quimica e
estrutura as propriedades dos compostos inorgânicos e compreender a relevância de alguns destes compostos nos processos
industriais ou biológicos.
.
METODOLOGIA
A disciplina é constituída apenas por uma componente teórica sujeita a avaliação contínua ou avaliação final. Os alunos
dispõem de pelo menos mais duas horas semanais para esclarecimento de dúvidas e acompanhamento tutorial em
matérias leccionadas nas aulas teóricas.
•
•
•
•
.
exposição oral das matérias efectuada através computador usando ficheiros em “PowerPoint”, com menor frequência
por escrita no quadro.
promover a participação por parte dos alunos na abordagem de determinadas matérias, propondo frequentemente a
resolução de problemas pedagogicamente interessantes durante as aulas ou para resolução com recurso a pesquisa
bibliográfica
Em contexto com as matérias leccionadas, serão resolvidos problemas nas aulas teóricas, frequentemente na última
meia hora de aula.
incentivar a consulta a outras fontes de informação científica para além da bibliografia recomendada, nomeadamente
recorrendo à Internet.
AVALIAÇÃO
A avaliação é efectuada através de avaliação contínua ou de exame final. A avaliação contínua é composta de dois testes
escritos a realizar no meio e no final do semestre respectivamente. Serão objecto dos testes a matéria leccionada até à
data da sua realização. A classificação final é a media ponderada das classificações obtidas nos dois testes, sendo
calculada através da seguinte formula:
Nota final = 0.40xT1+0.60xT2
Os alunos que optarem pela a avaliação contínua poderão melhorar a sua classificação através do exame final, realizado
na época de recurso. A classificação final passará a ser a melhor das classificações obtidas: a da avaliação contínua ou a
do exame final.
Do exame final constarão todas as matérias leccionadas, o qual ocorrerá na época de exames, nas datas marcadas
oficialmente para o efeito.
Serão aprovados os alunos que tiverem no exame final ou na avaliação contínua classificação igual ou superior a 9,5.
Química Inorgânica Aplicada
Ano Lectivo: 2005/06
Pág. 1 de 3
PROGRAMA
1. Introdução
Ocorrência dos metais de transição na natureza. Exemplos mostrando a importância dos metais de transição
na vida quotidiana em processos industriais, biológicos entre outros: utilização compostos organometalicos
em ciclos catalíticos;condutibilidade eléctrica; transporte de oxigénio e hemoglobina; complexos metálicos
com aplicação em medicina. Propriedades periódicas dos elementos de transição: energia de ionização;
afinidade electrónica; electronegatividade; raios atómico e iónico (revisão).
2. Introdução à Quimica do estado sólido
2.1 Estrutura de sólidos simples
Células unitárias, sistemas cristalinos, pontos de rede e Redes de Bravais. Determinação de estruturas cristalinas:
difracção de raios X e Lei de Bragg. Estruturas cristalinas de elementos sólidos baseadas em empacotamentos compactos
de esferas rigidas: empacotamentos cúbico e hexagonal. Interstícios tetraédricos e octaédricos nas estruturas compactas e
respectivas dimensões. Estruturas de cristais iónicos derivadas dos empacotamentos hexagonal compacto e cúbico de
faces centradas: NaCl, NiAs, ZnS, CsCl, CaF2. Exemplos de outros compostos com estruturas derivadas de
empacotamento de esferas rígidas(Zeólitos, K3C60, virus da doença “foot & mouth”, perovskite CaTiO3). Estruturas
lamelares de CdI2 e CdCl2. Polimorfismo. Ligas metálicas. Estrutura cristalina e tamanho dos iões: relação dos raios,
número de coordenação e geometria. Introdução breve aos defeitos em redes cristalinas: defeito de Schottky e de
Frenkel.
2.2 Energética de sólidos
Energia de rede. Lei de Hess e ciclos termodinâmicos. Determinação da energia de rede a partir de um ciclo de BornHaber. Cálculo da energia de rede com base num modelo iónico: a) Constante de Madelung, b) equações de Born-Landé
e Born Mayer ; c) equação de Kapustinskii. Relação entre energia de rede e algumas propriedades físicas: estabilização
de estados de estados de oxidação elevados pelo ião flureto, estabilidade de carbonatos. Dissolução de cristais iónicos e
energias de rede.
3. Complexos dos metais do bloco d: estrutura e reactividade
3.1 Conceitos fundamentais
Definições de complexo e de ligando. Tipos de complexos: carregados e neutros, elemento central, esferas de
coordenação interiores e exteriores. Tipos de ligandos e seus modos de coordenação: carregados e neutros; ligandos
monodentados; polidentados, ligandos ambidentados, ligandos em ponte. ligandos doadores σ, doadores π, aceitadores π.
Denticidade, ligandos quelato e macrocíclicos. Estados de oxidação. Carga do complexo. Carga formal. Contagem de
electrões.
3.2 Geometria e isomerismo
Geometria de complexos: números de coordenação (2 a 6 e números de coordenação mais elevados); geometrias de
coordenação básicas: linear, trigonal, quadrangular plana, tetraédrica, octaédrica, e trigonal prismatica. Isómerismo
constitucional (isomeros de ligação, coordenação, ionização, solvatação, polimerização) e esteroisomerismo (isómeros
geometricos, ópticos, ionização, coordenação e ligação).
3.3.Reacções de compostos de coordenação
Equilíbrios de complexação em solução aquosa. Estabilidade de complexos: constantes parciais e globais. Factores
estruturais que afectam as constantes de estabilidade: efeito quelato, efeitos estereoquímicos e efeito macrocíclico.
Classificação dos elementos centrais: Schwarzenbach, Ahrland, Chatt e Davies; Pearson- Àcidos e bases macios e duros.
Reacções de substituição. Tipos principais de reacções. Complexos inertes e lábeis.
4. Complexos de metais de transição: ligação Química e estrutura electrónica
A ligação quimica em complexos metálicos pode ser descrita utilizando um modelo iónico (teoria do campo cristalino)
ou um modelo covalente (teoria das orbitais moleculares).
4.1 Teoria do campo cristalino
Desdobramento (∆) das orbitais d do centro metálico em complexos octaédricos, tetraédricos, e quadrangular planos.
Factores que afectam os valores do ∆ : estados de oxidação do metal, geometria do complexo, natureza do metal e
Química Inorgânica Aplicada
Ano Lectivo: 2005/06
Pág. 2 de 3
natureza do ligando. Configuração electrónica. Complexos de spin alto e de spin baixo. Propriedades magnéticas dos
complexos : diamagnetismo; paramagnetismo. Determinação do valor do momento magnético: cálculo e técnicas
experimentais. Origem da cor e espectros electrónicos nos complexos de metais do bloco d. Série espectroquímica.
Efeito de Jahn-Teller e distorção tetragonal. Energia de estabilização do campo cristalino. Energia de estabilização do
campo de Ligandos e suas consequências: Energias reticulares oxidos metálicos e de halogenetos metálicos MX2,
entalpias de hidratação de elementos de transição e série de Irving-Williams. Comparação das energias de estabilização
do campo de ligandos de octaédricos e tetraédricos. Limitações da teoria do campo cristalino.
4.2. Teoria das orbitais moleculares
Conceitos básicos da teoria das orbitais moleculares: diagrama de orbitais moleculares para as moléculas de H2 e de NH3
e do grupo carbonilo. Aplicação da teoria das orbitais moleculares em complexos octaédricos contendo: ligandos
doadores σ, aceitadores π ou doadores π. Retrodoação π. Ligação em complexos de carbonilo, olefinas e acetileno,
nitrosílo, fosfina e fosfitos. Regra dos dezoito electrões. Complexos com ligações metal-metal. Explicação da serie
espectroquímica e das propriedades magnéticas dos complexos. Espectros electrónicos dos complexos de metais do bloco
d. Regras de selecção. Bandas de transferências de carga.
4.3 Complexos organometálicos: uma introdução.
Propriedades electrónicas e reactividade do CO em termos do seu diagrama de OM. Regra dos dezoito
electrões. Exemplos de aplicação de complexos organometalicos com interesse industrial.
BIBLIOGRAFIA
•
•
•
•
•
•
•
Housecroft C.; Sharpe A., Inorganic Chemistry, Prentice Hall, 2001.
Cotton, F. A.; Wilkinson, G., Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons, 1998
Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Langford, C. H., Inorganic Chemistry, Oxford University Press, 2000.
Smart, L.; Moore, E., Solid State Chemistry, Chapman & Hall, 1995.
Wulfsberg, G., Inorganic Chemistry, University Science Books, 2000.
McCleverty J., Chemistry of the First-row Transition Metals, Oxford Chemistry Primers.
Winter M. J, d-Block Chemistry, Oxford Chemistry Primers
O Regente da Disciplina
Química Inorgânica Aplicada
Ano Lectivo: 2005/06
Pág. 3 de 3