Uma ligação coordenada covalente ou ligação de coordenação é um tipo de ligação na qual um dos átomos anexados fornece todos os elétrons compartilhados.
Em uma ligação covalente simples, cada átomo fornece um elétron para a ligação. Por outro lado, em uma ligação de coordenação, os átomos que doam o elétron para formar uma ligação são chamados de átomo doador, enquanto o átomo que aceita o par de elétrons para se juntar é chamado de átomo aceitador (Clark, 2012).
Figura 1: representação de uma ligação de coordenação entre o átomo doador (N) e o aceitador (H).
Uma ligação de coordenação é representada por uma seta que começa nos átomos doadores e termina no átomo aceitador (Figura 1). Em alguns casos, o doador pode ser uma molécula.
Nesse caso, um átomo da molécula pode doar o par de elétrons, que seria a base de Lewis, enquanto a molécula com capacidade de aceitação seria o ácido de Lewis (Coordinate Covalent Bond, SF).
Uma ligação de coordenação tem características semelhantes às de uma ligação covalente simples. Os compostos que têm esse tipo de ligação geralmente têm um baixo ponto de fusão e ebulição, com uma interação coulômbica inexistente entre os átomos (ao contrário da ligação iônica), e os compostos são muito solúveis em água (Atkins, 2017).
Alguns exemplos de ligações covalentes coordenadas
O exemplo mais comum de ligação de coordenação é o íon amônio, que é formado pela combinação de uma molécula de amônia e um próton de um ácido.
Na amônia, o átomo de nitrogênio tem um único par de elétrons após completar seu octeto. Doe este par solitário para o íon hidrogênio, assim o átomo de nitrogênio se torna um doador. O átomo de hidrogênio se torna o aceitador (Schiller, SF).
Figura 2: representação da ligação de coordenação do íon hidrônio.
Outro exemplo comum de uma ligação dativa é a formação do íon hidrônio. Tal como acontece com o íon amônio, o par de elétrons livres da molécula de água serve como um doador para o próton que é o aceitador (Figura 2).
No entanto, deve-se notar que, uma vez que a ligação de coordenação tenha sido estabelecida, todos os hidrogênios ligados ao oxigênio são exatamente equivalentes. Quando um íon de hidrogênio se quebra novamente, não há discriminação entre qual dos hidrogênios é liberado.
Um excelente exemplo de uma reação ácido-base de Lewis, ilustrando a formação de uma ligação covalente coordenada, é a reação de formação de aduto de trifluoreto de boro com amônia.
O trifluoreto de boro é um composto que não possui uma estrutura de gás nobre ao redor do átomo de boro. O boro tem apenas 3 pares de elétrons em sua camada de valência, então BF3 é considerado deficiente em elétrons.
O par de elétrons não compartilhados de nitrogênio amoniacal pode ser usado para superar essa deficiência e um composto é formado que envolve uma ligação de coordenação.
Figura 3: Aduto entre a molécula de trifluoreto de boro e amônia.
Esse par de elétrons do nitrogênio é doado ao orbital p vazio do boro. Aqui, a amônia é a base de Lewis e BF3 é o ácido de Lewis.
Química de coordenação
Existe um ramo da química inorgânica dedicado exclusivamente ao estudo de compostos que formam metais de transição. Esses metais se unem a outros átomos ou moléculas por meio de ligações de coordenação para formar moléculas complexas.
Essas moléculas são conhecidas como compostos de coordenação e a ciência que as estuda é chamada de química de coordenação.
Nesse caso, a substância ligada ao metal, que seria o doador de elétrons, é conhecida como ligante e os compostos de coordenação são comumente conhecidos como complexos.
Os compostos de coordenação incluem substâncias como vitamina B12, hemoglobina e clorofila, corantes e pigmentos e catalisadores usados na preparação de substâncias orgânicas (Jack Halpern, 2014).
Um exemplo de íon complexo seria o complexo de cobalto 2+, que seria dicloroaminenetilenodiamina cobalto (IV).
A química de coordenação surgiu do trabalho de Alfred Werner, um químico suíço que examinou vários compostos de cloreto de cobalto (III) e amônia. Após a adição de ácido clorídrico, Werner descobriu que a amônia não podia ser completamente removida. Ele então propôs que a amônia fosse mais intimamente ligada ao íon cobalto central.
No entanto, quando o nitrato de prata aquoso foi adicionado, um dos produtos formados foi o cloreto de prata sólido. A quantidade de cloreto de prata formado foi relacionada ao número de moléculas de amônia ligadas ao cloreto de cobalto (III).
Por exemplo, quando nitrato de prata foi adicionado a CoCl 3 · 6NH 3, todos os três cloretos foram convertidos em cloreto de prata.
No entanto, quando nitrato de prata foi adicionado a CoCl 3 · 5NH 3, apenas 2 dos 3 cloretos formaram cloreto de prata. Quando CoCl 3.4NH 3 foi tratado com nitrato de prata, um dos três cloretos precipitou como cloreto de prata.
As observações resultantes sugeriram a formação de compostos complexos ou de coordenação. Na esfera de coordenação interna, também conhecida em alguns textos como a primeira esfera, os ligantes estão diretamente ligados ao metal central.
Na esfera externa de coordenação, às vezes chamada de segunda esfera, outros íons estão ligados ao íon complexo. Werner recebeu o Prêmio Nobel em 1913 por sua teoria da coordenação (Introdução à Química da Coordenação, 2017).
Essa teoria da coordenação faz com que os metais de transição tenham dois tipos de valência: a primeira valência, determinada pelo número de oxidação do metal, e a outra valência chamada número de coordenação.
O número de oxidação informa quantas ligações covalentes podem ser formadas no metal (exemplo de ferro (II) produz FeO) e o número de coordenação informa quantas ligações de coordenação podem ser formadas no complexo (exemplo de ferro com coordenação de número 4 produz - e 2-) (Compostos de coordenação, 2017).
No caso do cobalto, ele tem um número de coordenação 6. Por isso, nos experimentos de Werner, ao adicionar nitrato de prata, sempre se obteve a quantidade de cloreto de prata que sairia de um cobalto hexacoordenado.
As ligações de coordenação deste tipo de composto têm a característica de serem coloridas.
Na verdade, eles são responsáveis pela coloração típica associada a um metal (ferro vermelho, cobalto azul, etc.) e são importantes para a emissão atômica e testes espectrofotométricos de absorção (Skodje, SF).
Referências
- Atkins, PW (2017, 23 de janeiro). Ligação química. Recuperado do britannica.com.
- Clark, J. (setembro de 2012). LIGAÇÃO COORDENADA (COVALENTE DATIVO). Recuperado de chemguide.co.uk.
- Ligação covalente coordenada. (SF). Recuperado da química.tutorvista.
- Compostos de coordenação. (20 de abril de 2017). Recuperado de chem.libretexts.org.
- Introdução à Química de Coordenação. (20 de abril de 2017). Recuperado de chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (2014, 6 de janeiro). Composto de coordenação. Recuperado do britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Ligação covalente coordenada. Recuperado de easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Ligação covalente coordenada: definição e exemplos. Recuperado de study.com.