Parte II: as Cores da Química
Joaquim Delphino Da Motta Neto
Departamento de Química, Cx. Postal 19081
Centro Politécnico, Universidade Federal do Paraná (UFPR)
Curitiba, PR 81531-990, Brasil
Na palestra anterior vimos
como foram estabelecidas
as teorias que explicavam o
fenômeno da cor, mais
elementos importantes de
como o olho processa a
percepção das cores...
Química da Cor, Parte II
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Resumo
Química Analítica: indicadores de pH
 Eletroquímica: redução de manganês
 Análise Orgânica: um ensaio para
detecção de insaturações
 Química Orgânica: solvatocromismo
 Química Inorgânica: a cor de
complexos de metais de transição

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Em Química Analítica:
Usualmente os primeiros contatos do aluno de
graduação com cor ocorre nas disciplinas de
Química Analítica, ou seja, o uso de indicadores
para detecção do fim de uma reação (geralmente
um equilíbrio ácido-base).
Assim, a teoria das reações destes indicadores
apareceu mais ou menos na mesma época em
que foi elucidado o equilíbrio ácido-base.
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Wilhelm Ostwald (1853-1932)
Escreveu diversos livros-texto
de Química Analítica e FísicoQuímica. Fundou e editou
diversos periódicos.
Em 1909 recebeu o Prêmio
Nobel de Química por seu
trabalho em Catálise.
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A idéia é simples: assume-se que uma substância (o
indicador) pode existir em duas formas Hin e In– ,
formas estas que têm cores diferentes. O equilíbrio
do indicador é quantificado da forma usual
KI

H

O
3

In 

 HIn 
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Um “indicador” em geral é
uma molécula orgânica, grande,
solúvel em água, fracamente ácida,
que pode existir como ácido
ou base conjugada.
Alguns indicadores apresentam
mais de uma mudança de cor, o que
torna o experimento bem bonito...
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Azul de timol
pKIn = 1,7 (SO3H)
pKIn = 8,9 (OH)
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É claro que às vezes, apesar das
cores serem muito bonitas, a
transição é meio difícil de ver.
Isso pode tornar o indicador...
não prático.
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Amarelo de alizarina
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Laranja de
metila
pKIn = 3,9 (SO3H)
CH3
N
CH3
N
N
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SO3Na
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Violeta de metila
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Para um indicador ser útil, é bom
que haja uma mudança aguda
(sharp) na coloração que permita
a detecção do ponto de viragem
com grande precisão...
Existe um indicador assim?
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Fenolftaleína
No curso gasta-se um tempo considerável
praticando a titulação muito devagar próximo
do ponto de viragem.
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Antes...
Exatamente...
... e depois
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Este é um daqueles casos em que
a “beleza” está associada com a
“quase ausência” de cor...
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Claro que a ocorrência de cor
não é restrita aos indicadores.
Existem várias reações
químicas coloridas,
algumas delas muito bonitas.
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Outro exemplo: azul da Prússia
Normalmente esta reação é uma das primeiras
a chamar nossa atenção nos cursos técnicos
(ou mesmo na infância se ganhamos o
laboratório químico de brinquedo).
Ela é muito bonita, pois envolve cores
primárias bastante intensas.
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3 [Fe(CN)6]4 (aq.) + 4 Fe+++(aq.)
 Fe4[ Fe(CN)6 ]3 (aq.)
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E em Físico-Química?
Será que aparece
alguma cor no meio
daquelas contas todas?
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Em Eletroquímica / Cinética:
A cinética da redução de manganês é uma prática
muito fácil de executar, e conseqüentemente muito
comum nas Universidades (incluindo a UFPR).
Neste Departamento, a prática é ministrada para os
cursos de Biotecnologia, Biologia e Engenharia
Florestal.
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A idéia é acompanhar visualmente (e cronometrar)
a seqüência de reações
MnO4  MnV  MnIV  MnIII  MnII
Se os reagentes estão suficientemente diluídos,
a reação é suficientemente lenta para que se
possa medir o tempo de cada mudança de cor.
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Esta seqüência de reações geralmente é associada
com a tabela de potenciais padrão de redução:
MnIII (aq.) + e ⇌ MnII (aq.)
Ө = +1,51 V
MnO2 (s) + 4 H+ (aq.) + 2 e ⇌ MnII (aq.) + 2 H2O
Ө = +1,23 V
MnO4 (s) + 8 H+ (aq.) + 5 e ⇌ MnII (aq.) + 4 H2O
Ө = +1,51 V
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Normalmente se faz a reação com dois conjuntos.
Num deles os reagentes estão mais concentrados,
e a reação é tão rápida que quase não dá pra
cronometrar os tempos. No segundo conjunto, os
reagentes estão suficientemente diluídos.
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Em Análise Orgânica:
Existe um teste analítico muito simples para
detecção de duplas ligações.
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O Erlenmeyer contem uma solução de Br2 em
CCl4 (observe os vapores de Br2 escapando).
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Pingando-se um composto que tem insaturações
(aqui foi usado 1-hexeno), ocorre uma rápida
descoloração da solução.
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Não é nenhum arco-íris, mas ainda é bonito!
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Química Orgânica:
Fora os indicadores já vistos, não se encontram
muitas experiências coloridas. Geralmente a
presença de grupos -NO2 puxa a cor para o
amarelo, e um dos exemplos mais populares é o
do ácido pícrico (a recristalização dá agulhas
amarelas muito bonitas). O problema é que o
grupo nitro facilita a oxidação do anel, e pode
aparecer o dinitrofenol. É então necessário um
controle rigoroso de temperatura.
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Tiocetona de Michler
S
H3C
CH3
N
N
CH3
CH3
É insolúvel em água, mas adição de etanol dá
origem a uma solução amarela. Uma solução de
clorofórmio é verde. É um teste bem eficiente para
ferro, pois forma um complexo azul intenso. Se
gotejamos ácido sulfúrico, a solução torna-se rosa.
Essa “química de arco-íris” é resultante de efeitos
de solvente, transferência de carga etc.
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E em Química Inorgânica?
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Alfred Werner (1866-1919)
Em 1890 obteve seu grau Ph.D.
em Zurich, trabalhando com
oximas sob A. Hantzsch.
Em 1891 apresentou sua teoria
de coordenação.
Em 1913 recebeu o Prêmio Nobel de Química.
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Complexos de metais de transição
A estrutura tridimensional dos complexos de
metais de transição foi elucidada por Alfred
Werner em 1891.
O trabalho não apenas resolveu a estereoquímica
de compostos metálicos, mas também levou à
teoria de campo cristalino e à elucidação da
estrutura eletrônica e conseqüentemente da cor
dos complexos.
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A idéia é simples. num átomo livre, os cinco
orbitais d são degenerados. Num complexo de
metal de transição, o ambiente do átomo metálico
não é esférico e portanto a degenerescência é
quebrada. Para cada ambiente existe um esquema
de separação diferente.
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Por exemplo, se o ambiente for octaédrico, três
orbitais t2g ficam abaixo dos dois orbitais eg.
A separação entre estes dois níveis é o conhecido
“parâmetro de campo ligante” (0). Neste tipo de
sistema, as transições de energia mais baixa em
geral são do tipo t 2 g  e g .
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Legal, mas...
O que isso tem a
ver com as cores?
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Transições de orbitais  cheios (ou orbitais  dos
ligantes) para os orbitais metálicos podem ocorrer
em energias maiores e são chamadas transições de
“transferência de carga” (CT) “do ligante para o
metal” (LMCT). Se os ligantes forem apropriados, é
possível haver transições “do metal para o ligante”
(MLCT).
Transições d-d freqüentemente caem na região do
visível e são responsáveis pelas bonitas cores dos
complexos de metais de transição.
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Para complexos contendo 1-3 elétrons d, o estado
fundamental normalmente terá os elétrons ocupando
os orbitais t2g com spins paralelos (regra de Hund).
Com 4 -7 elétrons na subcamada d, a configuração
depende da separação 0 entre os níveis. Se esta
separação é grande, o quarto elétron pode se acoplar
em singlete com um dos elétrons em orbitais t2g e
resultar na chamada “configuração de baixo spin”.
O custo em energia é a energia de emparelhamento
de spin ( P ).
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A combinação de todos estes
efeitos faz com que soluções
de complexos de metais de
transição sejam coloridas.
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++
Exemplo: soluções de Co(H2O)6
Por que soluções de [Co(H2O)6]++ são cor-de-rosa ?
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O estado fundamental é 4T1g . No espectro de
absorção aparecem duas transições principais,
4T

1g
1g em 560 nm (amarelo) e
4T  4A
1g
2g em 500 nm (azul/verde).
4T
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Lembre-se do diagrama da CIE: como temos
combinação de cores com pouca saturação, o
resultado é uma das cores não-espectrais  rosa !
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Para terminar, não poderíamos
deixar de ver a mais colorida de
todas as partes da Química:
Espectroscopia.
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A seguir:
Espectroscopia
 Astrofísica

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