Formazione dei Complessi e Numero di Coordinazione

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Questions and Answers

Cosa avviene durante una reazione di formazione di complessi?

  • Un metallo cede un lone pair a un legante con orbitali vuoti.
  • Un metallo con orbitali occupati perde elettroni a un legante.
  • Un metallo e un legante condividono gli elettroni in modo equo.
  • Un legante cede un lone pair a un metallo con orbitali vuoti. (correct)

Qual è la natura del legame che si instaura frequentemente tra un metallo e un legante in un complesso?

  • Legame metallico.
  • Legame dativo. (correct)
  • Legame covalente puro.
  • Legame ionico.

In soluzione acquosa, cosa accade ai cationi metallici prima di formare un complesso?

  • Precipitano sul fondo della soluzione.
  • Vengono solvatati dalle molecole di acqua. (correct)
  • Rimangono insolubili come non dissociati.
  • Si legano immediatamente con i leganti disponibili.

Come si definisce un legante che sostituisce due molecole d'acqua in un complesso?

<p>Bidentato. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale tra le seguenti specie NON è considerata un legante?

<p>Na+. (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa significa che un legante è monodentato?

<p>Può sostituire solo una molecola d'acqua. (C)</p> Signup and view all the answers

Cosa differenzia un legame dativo da una semplice interazione elettrostatica?

<p>Il legame dativo implica un lone pair donato da una specie ad un'altra. (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa si è cercato di capire inizialmente nello studio dei complessi?

<p>Il numero di leganti che il metallo poteva coordinare. (B)</p> Signup and view all the answers

Quali ioni metallici sono classificati come cationi di classe B?

<p>Zn(II), Ag(I), Cu(I) (A)</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica distingue i cationi metallici di classe C?

<p>Orbitali d e f incompleti. (C)</p> Signup and view all the answers

In una reazione di formazione di complessi, quale tipo di legame si forma?

<p>Legame dativo. (D)</p> Signup and view all the answers

Cosa ha rivelato lo studio delle proprietà magnetiche dei sali di ferro sullo ione Fe³⁺?

<p>Presenza di 5 elettroni spaiati. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale ipotesi spiega la differenza nel numero di elettroni spaiati tra [FeF₆]³⁻ e [Fe(CN)₆]³⁻?

<p>Differente configurazione elettronica del ferro. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual e' la configurazione elettronica del Fe³⁺, quando si trova isolato?

<p>3d⁵4s⁰ (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa si intende per complessi 'interni' in relazione ai metalli di transizione?

<p>Complessi in cui il metallo usa orbitali d interni parzialmente occupati (A)</p> Signup and view all the answers

Come si dispongono i lone pairs in un complesso?

<p>Alla massima distanza possibile l'uno dall'altro. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è la geometria di un complesso con tre leganti?

<p>Triangolare. (B)</p> Signup and view all the answers

Perché il CO è considerato un legante forte, nonostante non abbia apparentemente lone pairs?

<p>Presenta una coppia di elettroni non condivisi sugli orbitali molecolari. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale è la conseguenza dell'interazione del CO con l'emoglobina?

<p>Irreversibile e causa asfissia. (D)</p> Signup and view all the answers

Oltre ai lone pairs, quali altre molecole possono comportarsi da leganti?

<p>Molecole con doppi legami. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è un esempio di composto 'a sandwich' o 'a panino'?

<p>Ferrocene. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale ruolo fondamentale svolgono i complessi inorganici nelle molecole biologiche?

<p>Costituiscono il sito attivo delle molecole biologiche. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti ioni metallici NON è classificato come catione di classe C?

<p>Zn(II) (C)</p> Signup and view all the answers

Secondo la teoria di Sidgwick del 1923, come i metalli coordinano i leganti?

<p>I metalli coordinano i leganti per completare la loro configurazione elettronica e assumere quella del gas nobile del periodo successivo. (B)</p> Signup and view all the answers

Perché lo zinco (Zn) coordina 4 molecole di ammoniaca formando il complesso tetraamminozinco?

<p>Perché lo Zn ha bisogno di 8 elettroni per completare la sua configurazione elettronica, che vengono forniti da 4 molecole di ammoniaca. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale teoria spiega la formazione di complessi attraverso la formazione di un legame covalente dativo?

<p>Teoria del legame di valenza. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale teoria descrive l'interazione tra metallo e legante come prevalentemente elettrostatica nella formazione di un complesso?

<p>Teoria del campo cristallino. (D)</p> Signup and view all the answers

Secondo la teoria elettrostatica, da cosa dipende il numero di coordinazione di un complesso?

<p>Dalle dimensioni del catione metallico, dalla densità di carica del catione e dalle dimensioni e carica del legante. (C)</p> Signup and view all the answers

Quando si considera un complesso con interazione puramente elettrostatica, come è il raggio del catione rispetto al suo stato neutro?

<p>Minore rispetto allo stato neutro. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale geometria è tipicamente associata a un rapporto di raggio (catione/legante) di circa 0,23?

<p>Tetraedrica. (C)</p> Signup and view all the answers

Quando si spiega il numero di coordinazione di complessi con leganti neutri, quale teoria acido-base viene utilizzata?

<p>Teoria di Lewis. (B)</p> Signup and view all the answers

Come si comporta il metallo in un'interazione secondo la teoria acido-base di Lewis?

<p>Come un acido di Lewis, accettando elettroni. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual è la configurazione elettronica del Ni²⁺ che si forma prima della coordinazione con i leganti?

<p>4s⁰ 3d⁸ (B)</p> Signup and view all the answers

In che modo il nichel (Ni) utilizza gli orbitali quando lega il cianuro (CN⁻) formando il complesso tetracianonichelato?

<p>Utilizza un orbitale 4s, un 3d e due orbitali 4p (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è la principale differenza di comportamento del nichel (Ni) quando si lega all'ammoniaca rispetto al cianuro?

<p>Con il cianuro libera un orbitale 3d, mentre con l'ammoniaca non lo fa. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale proprietà magnetica è associata al complesso Ni(CN)₄²⁻?

<p>Diamagnetico. (A)</p> Signup and view all the answers

Quali sono le caratteristiche dei cationi metallici di classe A secondo la classificazione?

<p>Hanno la configurazione elettronica del gas nobile che li precede e interagiscono prevalentemente tramite interazioni elettrostatiche. (D)</p> Signup and view all the answers

Quali metalli rientrano tipicamente nella classe A, secondo la classificazione discussa?

<p>Metalli alcalini, alcalino-terrosi, alluminio, zirconio e torio. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Reazioni di formazione di complessi

Reazioni chimiche che coinvolgono metalli in soluzione acquosa, dove il metallo si lega a molecole con coppie di elettroni libere.

Legante

Una molecola che si lega a un metallo in una reazione di formazione di complessi, donando una o più coppie di elettroni libere.

Acido-base di Lewis nella formazione di complessi

Reazioni di formazione di complessi sono reazioni acido-base di Lewis. Il metallo agisce come un acido di Lewis, accettando una coppia di elettroni dal legante, che agisce come una base di Lewis.

Legame dativo

Un legame che si forma tra un metallo e un legante, dove il legante fornisce entrambe le coppie di elettroni per il legame.

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Numero di coordinazione

Il numero di leganti monodentati che un metallo può coordinare.

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Leganti monodentati

Leganti che possono legarsi a un metallo con un solo sito di legame.

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Leganti bidentati

Leganti che possono legarsi a un metallo con due siti di legame.

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Composto di coordinazione

Un composto che si forma quando un metallo si lega a uno o più leganti.

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Numero atomico effettivo

Il numero atomico effettivo è il numero di elettroni che un atomo ha nella sua configurazione elettronica quando è legato ad altri atomi.

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Teoria del legame di valenza

La teoria del legame di valenza spiega la formazione di complessi come risultato della formazione di legami covalenti dativi tra un metallo e leganti.

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Teoria del campo cristallino

La teoria del campo cristallino spiega la formazione di complessi come risultato di interazioni elettrostatiche tra il metallo e i leganti.

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Teoria dell'orbitale molecolare

La teoria dell'orbitale molecolare spiega la formazione di complessi attraverso la combinazione di orbitali atomici del metallo e dei leganti per formare orbitali molecolari.

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Teoria del campo dei leganti

La teoria del campo dei leganti spiega la formazione di complessi considerando che l'interazione tra metallo e leganti ha un carattere intermedio tra un legame elettrostatico e uno covalente dativo.

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Dimensioni del catione metallico

Le dimensioni del catione metallico influenzano il numero di coordinazione. Un catione più grande può coordinare più leganti.

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Densità di carica del catione metallico

La densità di carica del catione metallico influisce sul numero di coordinazione. Un catione con una carica più alta può attrarre più leganti.

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Dimensioni del legante

Le dimensioni del legante influenzano il numero di coordinazione. I grandi leganti sono più difficili da coordinare.

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Carica del legante

La carica del legante influisce sul numero di coordinazione. I leganti con carica negativa più alta sono più difficili da coordinare.

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Teoria acido-base di Lewis

La teoria acido-base di Lewis spiega la formazione di complessi considerando il metallo come un acido di Lewis e il legante come una base di Lewis.

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Classi di complessi

I complessi possono essere classificati in tre classi in base alle loro caratteristiche:

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Cationi metallici di classe A

I cationi metallici di classe A hanno una configurazione elettronica del gas nobile che li precede e non hanno orbitali vuoti. La natura dell'interazione con leganti ionici è di tipo elettrostatico.

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Cationi metallici di classe B

I cationi metallici di classe B hanno orbitali vuoti e possono formare legami covalenti dativi con i leganti.

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Cationi metallici di classe C

I cationi metallici di classe C hanno una maggiore propensione a formare complessi con leganti che sono acidi di Lewis.

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Geometria del complesso

La geometria di un complesso è determinata dal rapporto tra il raggio del catione metallico e il raggio del legante.

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Legame dativo nei complessi

Un legame dativo che può avere un forte carattere ionico. La natura del legame può essere prevalentemente ionica, covalente dativa o intermedia.

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Proprietà magnetiche dei sali di ferro

Lo studio delle proprietà magnetiche dei sali di ferro ha rivelato la presenza di elettroni spaiati in diversi ioni ferro. Questi hanno un numero diverso di elettroni spaiati a causa del tipo di legante.

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Configurazione elettronica e numero di elettroni spaiati

La differenza nel numero di elettroni spaiati in complessi di ferro è dovuta a una diversa configurazione elettronica. I leganti influenzano il modo in cui gli elettroni si accoppiano nell'orbitale d.

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Complessi interni

Complessi in cui il metallo usa gli orbitali d interni parzialmente occupati per formare legami. Questi orbitali sono a più bassa energia.

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Complessi esterni

Complessi in cui il metallo utilizza orbitali d vuoti del livello più esterno per formare legami.

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CO come legante

Il monossido di carbonio (CO) è un forte legante che forma complessi molto stabili. Ha una coppia di elettroni non condivisa sugli orbitali molecolari.

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Avvelenamento da CO

L'avvelenamento da monossido di carbonio è dovuto alla formazione di un legame irreversibile tra CO e il ferro dell'emoglobina, impedendo il trasporto di ossigeno.

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Doppi legami come leganti

Anche molecole con doppi legami possono fungere da leganti. La nube elettronica può interagire con il metallo formando complessi stabili.

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Composti 'sandwich'

Complessi metallici con due molecole di benzene coordinate al metallo. Esempi: ferrocene e cromocene.

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Ruolo dei complessi nei processi biologici

I complessi metallici sono fondamentali in tutti i processi biologici. La parte inorganica di una molecola biologica, spesso un metallo, costituisce il sito attivo.

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Configurazione elettronica e tipi di complessi

La configurazione elettronica di un metallo determina il numero di elettroni spaiati in un complesso. Gli orbitali d interni sono più a bassa energia rispetto agli orbitali d esterni.

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Study Notes

Formazione dei Complessi

  • Le reazioni di formazione dei complessi sono reazioni acido-base di Lewis, con un metallo (acido di Lewis) che possiede orbitali vuoti e un legante (base di Lewis) con una coppia di elettroni.
  • Il legame è spesso dativo, ma può anche essere elettrostatico (catione metallico positivo e legante negativo).
  • I complessi, o composti di coordinazione, si formano quando un metallo in soluzione acquosa si lega a un legante, spostando le molecole d'acqua.
  • L'acqua può fungere da legante, e le altre specie con coppie di elettroni, come OH-, NH3, CN-, Cl-, sono anche leganti.
  • I leganti possono essere neutri o anionici.
  • La dentatura del legante (mono, bi, tridentato, ecc.) indica il numero di molecole d'acqua che il legante sostituisce.

Numero di Coordinazione

  • Il numero di leganti che un metallo può coordinare è detto numero di coordinazione.
  • La teoria del numero atomico effettivo, proposta da Sidgwick, suggeriva il completamento della configurazione elettronica del metallo.
  • Questa teoria semplificata spiegava molti casi, ma non tutti i metalli completano la configurazione degli elettroni esterni.
  • La teoria del legame di valenza, del campo cristallino, dell'orbitale molecolare, e del campo dei leganti danno diverse spiegazioni complementari.
  • Il numero di coordinazione dipende dalle dimensioni del catione metallico e della sua carica, e dalle dimensioni e dalla carica del legante.
  • Dimensione e densità di carica del catione, e dimensione e carica del legante influenzano il numero di coordinazione.

Geometria dei Complessi

  • La geometria del complesso dipende dal rapporto tra il raggio del catione metallico e il raggio del legante.
  • Rapporti diversi, portano a geometrie diverse (tetraedrica, ottaedrica, ecc.).
  • La teoria acido-base di Lewis può essere utilizzata per spiegare il numero di coordinazione in casi dove non c'è interazione elettrostatica, ma di legame dativo.

Configurazioni Elettroniche e Tipi di Legami

  • Le configurazioni elettroniche influenzano fortemente il tipo di legame in un complesso.
  • Alcuni metalli legano un numero di leganti diverso dal numero necessario per completare la loro configurazione elettronica.
  • Il nichel, con legano cianuro e ammoniaca, esibisce comportamenti diversi, legati alla diversa natura del legame.

Classificazione dei Cationi Metallici

  • I cationi metallici sono raggruppati in classi A, B e C a seconda della loro configurazione elettronica e del tipo di legame previsto.
  • Cationi di classe A, con configurazione di gas nobile, hanno interazioni principalmente elettrostatiche;
  • Cationi di classe B, con orbitali d completi, formano legami covalenti prevalentemente;
  • Cationi di classe C, con orbitali d ed f incompleti, hanno interazioni covalenti con carattere polarizzato.

Il caso del Ferro

  • Lo studio delle proprietà magnetiche (elettroni spaiati) è cruciale per comprendere la formazione dei complessi del ferro.
  • Le diverse configurazioni elettroniche influenzano il numero di elettroni spaiati.
  • La configurazione elettronica, e la presenza di legami ionici e covalenti, influenzano i complessi del ferro.

Composti del Carbonio Monossido

  • Il monossido di carbonio (CO) è un legante forte nonostante la mancanza apparente di coppie di elettroni non condivise.
  • La sua struttura elettronica mostra una coppia di elettroni non condivisi, permettendogli di formare complessi molto stabili con diversi metalli, come il ferropentacarbonile, il cromoesacarbonile, il vanadioesacarbonile e il tungstenoesacarbonile.
  • Il legame irreversibile del CO all'emoglobina causa avvelenamento da monossido di carbonio.

Altri Leganti

  • Molecole con doppi legami e la nube elettronica dei doppi legami possono anche comportarsi come leganti.
  • Molecole come il benzene possono legarsi a metalli con la loro nube elettronica, formando complessi sandwich come il ferrocene e il cromocene.

Complessi in Biologia

  • I complessi sono essenziali nei processi biologici, dove i metalli costituiscono i siti attivi delle molecole biologiche.

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