Compuestos de coordinacion08

¿QUIENES SON?
 Alfred Werner (químico sueco)
 Teoria 1893, algunos metales (TRANSICION)
 Dos tipos de valencia o capacidad de enlace
 Valencia primaria: basada en el numero de e- que
el átomo pierde para formar el ion metálico.
 Valencia secundaria: responsable del enlace con
otros compuestos (ligandos) al ion metálico central

Metales de Transición
 Según la IUPAC, un elemento de transición es un
elemento cuyo átomo posee un subnivel “d” incompleto, o
bien aquél que puede dar lugar a uno o varios
cationes con un subnivel d incompleto.
Cr Mn Fe Co Ni Cu
[Ar]3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1
Mo Ag
[Kr]4d55s1 [Kr] 4d105s1
Au
[Xe] 5d106s1

Reactividad Química..............

 Además, los iones metálicos actúan como
ácidos de Lewis (aceptor de un par de
electrones). Los aniones o moléculas con
pares no compartidos pueden actuar como
bases de Lewis (dador de un par de
electrones) y asociarse al centro metálico.

 Estas especies se conocen como iones
complejos o sencillamente complejos.
(metal central, ligantes)
 Los compuestos que los contienen se
denominan:
Compuestos de Coordinación.

COMPLEJO o COMPUESTO DE COORDINACIÓN

Definición: Es el compuesto en el cual uno o más
grupos coordinados o ligando están
unidos a un elemento central metálico*,
por enlaces de coordinación.

*Enlace por el cual un par de electrones es aportado
por el ligando y es aceptado por un orbital libre del
átomo central

COMPLEJO o COMPUESTO DE COORDINACION

Ligando: Actúa como base de Lewis, dona un par
de electrones.

Metal: Actúa como ácido de Lewis, acepta un
par de electrones por cada orbital libre.

Índice de Coordinación: Depende del número de
orbitales libres que tenga el átomo central metálico
y coincide con el número de enlaces coordinados
que es capaz de fijar el ligando.

COMPLEJO o COMPUESTO DE COORDINACION

L: ligando
X m- M: metal
X: contraión

Ligando: anión, catión o especie neutra donora de pares de electrones

Metal: especie central aceptora de pares de electrones

El complejo en este caso es catiónico y su neutralidad se consigue
mediante la fijación del contraión (negativo en este caso de Xm-)

Estructura de los Complejos
 Las moléculas o los iones que rodean a un ion
metálico en un complejo se conocen como agentes
acomplejantes o ligandos (Latín ligare=unir).
 Normalmente los ligandos son aniones o moléculas
polares. Además tienen un par de electrones de
valencia no compartidos:

Tipos de Ligantes
Los ligantes se clasifican en: Ligantes Anionicos y
Ligante Neutros.
 LIGANTES NEUTROS: NO: Nitrosilo
H2O : Acuo CO : Carbonilo C5 H5 N: Piridina
NH3 : Amino(Ammin) N3 : Azida CO: Carbonilo
 LIGANTES ANIONICOS: SO42-: Sulfato NO2-: Nitrito
Br- : Bromo Cl-: Cloro CN- : Ciano OH- : Hidroxo
CO32- : Carbonato C2O42- : Oxalato O2- : Oxo
O22- : Peroxo HS- : Mercapto S2O32- : Tiosulfato

LIGANDOS
H2O ACUO O2- OXO
NH3 AMIN/NO O22- PEROXO
CO CARBONILO O2- SUPEROXO
CN- CIANO O2 DIOXÍGENO
F- FLUORO H2 DIHIDRÓGENO
Cl- CLORO N2 DINITRÓGENO
Br- BROMO PR3 FOSFINA
I- YODO NO NITROSIL(O)
-SCN TIOCIANATO CH2=CH2 ETILENO
-NCS ISOTIOCIANATO H2NCH2CH2NH2
ETILENODIAMINA (en)
N
NH2- AMIDO
PIRIDINA (py)
HC O HC O
OH- HIDROXO HC HC
HC O HC O
ACETILACETONATO
(acac-)

Relación Tipo de ligante - Ion
Complejo

Anionico->Ión Complejo Anionico
[CoCl4(NH3)2]-
Tipo de Ligante
[Co(NH3)6] 3+
Neutro Ión Complejo Cationico

 La capacidad de los iones metálicos de formar
complejos aumenta a medida que aumenta la
carga positiva del catión y que disminuye su
tamaño.

 Los complejos más débiles están formados
por los iones de los metales alcalinos Na+ y
K+. Por el contrario, los iones 2+ y 3+ de
los elementos de transición muestran una
gran tendencia a formarlos.

 Como los iones metálicos tienen orbitales de
valencia vacíos, pueden actuar como ácidos de Lewis
(aceptor de pares electrónicos). Ya que los ligandos
tienen pares no compartidos de electrones,
pueden funcionar como bases de Lewis (donadores de
pares electrónicos). Podemos considerar que la unión
entre un metal y un ligando se forma cuando se
comparte un par de electrones que inicialmente
estaba en el ligando:

 Al formar un complejo, se dice que los ligandos
se coordinan al metal o se acomplejan con el
metal.
 El metal central y los ligandos enlazados a él
constituyen la Esfera de Coordinación.
 Al escribir la fórmula química para un
compuesto de coordinación, utilizamos
paréntesis rectangulares para indicar los
grupos que están dentro de la esfera de
coordinación y separarlo de otras partes del
compuesto.

 P. ej., [Cu(NH3)4]SO4 representa un
compuesto de coordinación que consiste
en el ion complejo [Cu(NH3)4]2+ y el ion
SO42-

 los 4 ligandos de amoniaco están
enlazados directamente al ion cobre (II).

Propiedades y características

 Un complejo es una especie química distinta,
con propiedades físicas y químicas propias y
diferentes al ion metálico y a los ligandos que
lo componen.
 La formación de un complejo también puede
cambiar drásticamente otras propiedades de
los iones metálicos, como la facilidad de
oxidación o de reducción.

 P. ej., Ag+ se reduce fácilmente en
agua (a Ag (s)). En cambio [Ag(CN)2]
no se reduce fácilmente porque el ion
plata se acompleja con el CN- y esto lo
estabiliza en el estado de oxidación de
+1.

Cargas
 La carga de un complejo es la suma de las cargas
sobre el átomo central y los ligandos que lo
rodean. En [Cu(NH3)4]SO4 podemos deducir la
carga sobre el complejo, si primero reconocemos
a SO4-2 como el ion sulfato y por consiguiente
con -2.

 Debido a que el compuesto es neutro, el ion
complejo debe tener una carga 2+: [Cu(NH3)4]2+.

 Podemos usar la carga del ion
complejo para deducir el número
de oxidación del Cu. Como los
ligandos de NH3 son neutros, el
número de oxidación del Cu debe
ser +2.
+2 + 4 (0) = +2

Ejercicios...

 1. ¿Cuál es el número de oxidación del metal central
en [CoCl (NH3)5](NO3)2?
 2. ¿Cuál es la carga del complejo formado por un ion
metálico de platino (IV) rodeado por tres moléculas
de amoniaco y tres iones bromuro?. Escriba además
la fórmula del ion complejo.
 3. Dado que un ion complejo contiene un cromo (III)
enlazado a cuatro moléculas de agua y a dos iones
cloruro, escriba la fórmula.

Desarrollo...
 1. Los grupos NO3 son el ion nitrato que tiene una carga de 1-,
NO3-. Los ligandos NH3 son neutros; el Cl es un ion cloruro
coordinado y por consiguiente tiene una carga de 1-. La suma
de todas las cargas debe ser O:
X + (-1) + 5 (0) + 2 (-1) = 0
[Co Cl (NH3)5 ] (NO3)2
por consiguiente el número de oxidación del Co X debe ser +3.
 2. [PtBr3(NH3)3]+
 3. El metal tiene un número de oxidación +3, el agua es
neutra, y el cloruro tiene una carga de 1-:
+3 + 2 (-1) + 4 (0) = +1
[Cr Cl2 (H2O)4 ] +

Número de Coordinación

 El átomo del ligando unido directamente al metal
se llama átomo donador. P. ej., el N es el átomo
donador en el complejo [Ag(NH3)2]+.
 El número de átomos donadores unidos a un metal
se conoce como su número de coordinación. En
[Ag(NH3)2]+ la plata tiene un número de
coordinación de 2; en [CrCl2(H2O)4]+ el Cr tiene
un número de coordinación de 6.

 Algunos iones
metálicos tienen
números de
coordinación
constantes. P. ej.,
cromo (III) y cobalto
(III) invariablemente
es 6, y platino (II)
siempre es 4.

 No obstante, los
números de
coordinación de la
mayoría de los iones
metálicos varían con el
ligando.
 Los números de
coordinación más
comunes son 4 y 6.

Ejercicio de práctica 1.1
¿Cuál es la carga del complejo formado por un ion platino (II) rodeado de dos
moléculas de amoniaco y dos iones bromuro?

Ejercicio de muestra 1.2
Dado un complejo que contiene un cromo (III) unido a cuatro moléculas de agua y dos
iones cloruro, escriba su fórmula.

Ejercicio de práctica 1.2
Escriba la fórmula del complejo descrito en el ejercicio de práctica 1.1 que acompaña al
ejercicio de muestra 1.1

Geometría
 Los complejos con 4
ligandos tienen dos
geometrías comunes:
tetraédrica y cuadrada
plana.
 La tetraédrica es común
entre metales que no son
de transición. La cuadrada
plana es común entre los
iones de metales de
transición con 8 electrones
d en la capa de valencia.
 La mayoría de los
complejos con 6 ligandos
tienen geometría octaédrica

Reglas de Formulación y Nomenclatura...

 Para escribir la fórmula de los complejos se coloca en
primer lugar el símbolo del átomo o ion central y a
su derecha se van anotando primero los ligandos
iónicos y luego los neutros, siguiendo dentro de cada
clase un orden alfabético (orden basado en el
símbolo de los átomos enlazados al ion central):

 Al nombrar dichos compuestos, primero se
mencionan los ligandos en orden alfabético: los
ligando aniónicos se citan como tales (H-, hidruro;
HSO3-, hidrógenosulfito; ClO4-, perclorato, etc..).
Sin embargo, algunos tienen nombres algo
modificado:
ANION NOMBRE
F- Fluoro
Cl- Cloro
Br- Bromo
I- Yodo
O2- Oxo
OH- Hidroxo
O22- Peroxo
HS- Mercapto
S2- Tio
CN- ciano

 Para citar los ligandos neutros o catiónicos
se utiliza su nombre corriente, a excepción
de los ligandos H2O y NH3 que se
denominan aqua y amina. Los grupos NO
(nitrosilo) y CO (carbonilo) se consideran
ligandos neutros.

 Debe precisarse que cuando se determina el
orden alfabético no se tienen en cuenta los
prefijos multiplicativos utilizados para
indicar la presencia de varias moléculas de
un mismo ligando. P. ej., aqua, diaqua y
triaqua van antes que ciano.

 Cuando hay varios ligantes de un tipo determinado
se utilizan los prefijos griegos (bi, tri,tetra…). Si
el ligando por si mismo contiene un prefijo griego
se utilizan los prefijos bis(2), tris(3) y tetrakis(4)
para indicar el numero de ligandos presentes.
 Ej.: ligante etilendiamino(en) ya tiene el prefijo di;
si estan presentes dos (en) se utiliza bis

 Finalmente, cuando se han nombrado todos
los ligandos se cita al átomo central: si se
trata de un complejo aniónico, añadiendo a
la raíz característica del átomo central la
terminación ato e indicando el estado de
oxidación de dicho átomo entre paréntesis.

Nombres de algunos metales en los
aniones complejos
 Hierro → Ferrato
 Cobre → Cuprato
 Estaño → Estannato
 Plata → Argentato
 Plomo → Plumbato
 Oro → Aurato

No entiendo n´a...

 Por ejemplo:
[FeF6]3- ion hexafluoroferrato (III)
[Fe(CN)5(H2O)]2- ion aquapentacianoferrato (III)
 Si se trata de un complejo neutro o catiónico, no se
añade ningún sufijo al nombre del átomo central.
 Por ejemplo:
[Fe(H2O)6]2+ ion hexaaquahierro (II)

 Como alternativa a la nomenclatura de Stock puede
utilizarse el sistema de Ewens-Bassett: después del
nombre del ion se indica la carga global de éste
entre paréntesis:
[Ag(NH3)2]+ ion diamminaplata
ion diamminaplata (1+)
[CrF4O]- ion tetrafluorooxocromato (V)
ion tetrafluorooxocromato (1-)
[V(CN)5(NO)]2- ion pentacianonitrosilvanadato (III)

Ahora tu...

 [OsCl5N]2-
 [Mn(SCN)4(H2O)2]2-
 [CoCl3(NH3)3]
 NiCl3(ClO4)]2-

Un último detalle...

 Hay algunos ligandos que son capaces de
unirse al átomo central en dos formas
distintas. P. ej., NO2 puede unirse a través
del oxígeno (-ONO, ion nitrito) o a través
del nitrógeno (-NO2, ion nitro). El SCN
puede unirse por el azufre (-SCN, ion
tiocianato) o por el nitrógeno (-NCS, ion
isotiocianato).

Sales derivadas de Complejos...

 Como es lógico, los complejos se aislan en
forma de sales. Éstas se nombran como tales,
con la peculiaridad de que aquí el anión o el
catión (o ambos) son iones complejos:

COMPLEJO CATIÓN ANIÓN NOMBRE DE LA SAL
K4[Fe(CN)6] K+ [Fe(CN)6]4- hexacianoferrato (II) de potasio
Mg2[Ni(NCS)6] Mg2+ [Ni(NCS)6]4 hexakis(isotiocianato)niccolato
-
(II) de magnesio
Ca[ICl4]2 Ca2+ [ICl4]- tetracloroyodato (III) de calcio

Sales derivadas de Complejos:

COMPLEJO CATIÓN ANIÓN NOMBRE DE LA SAL
[Co(H2O)6]Cl2 [Co(H2O)6]2+ Cl- cloruro de hexaaquacobalto
(II)
[FeN3(NH3)4(H2O)](NO3)2 [FeN3(NH3)4(H2O)]2+ NO3- nitrato de
tetraamminaaquaazidohierro
(III)
[Cu(NH3)4]SO4 [Cu(NH3)4]2+ SO42- sulfato de tetraaminnacobre
(II)

Tarea…eeeh...
1. Hexacianovanadato (II) de calcio
2. tetracloroplatinato (II) de potasio
3. carboniltris(tiocianato)cobaltato (I) de
sodio
4. hexacianoferrato (II) de amonio
5. hexacianoferrato (III) de amonio
6. Pentacianonitrosilferrato (III) de amonio
7. cloruro de pentaamminaclorocromo (III)
8. cloruro de tetraamminadiclorocromo (III)
9. sulfato de hexaaquazinc
10. nitrato de tetraamminacadmio

Quelatos.
 Los ligandos explicados hasta ahora como NH3
y Cl- se denominan ligandos monodentados
(latin, “un diente”).
 Estos ligandos tienen un átomo donador simple
y son capaces de ocupar solamente un sitio en
una esfera de coordinación.
 Algunos ligandos tienen dos o más átomos
donadores que pueden coordinarse
simultáneamente a un ion metálico, ocupando
por lo tanto, dos o más sitios de coordinación.

 Se denominan ligandos polidentados.
 Como parecen fijar el metal entre dos o más
átomos donadores, los ligandos polidentados se
llaman también agentes quelantes (griego Kele,
“pinza”).
 P. ej., etiléndiamina:

 Este ligando, que se abrevia como en, tiene 2
átomos de N que tienen pares de electrones no
compartidos.
 Estos átomos donadores están apartados y
permiten que el ligando se envuelva alrededor
del ion metálico, con los 2 átomos de N
acomplejándose simultáneamente con el metal
en posiciones adyacentes.
 Es un ligando bidentado así como:

 El ion
[Co(en)3]3+ que
contiene 3
ligandos de
etiléndiamina en
la esfera
octaédrica de
coordinación del
cobalto(III).

 Los agentes quelantes se emplean para evitar
las reacciones acostumbradas de un ion
metálico, sin tener que eliminarlo de la
solución.
 P. ej., si un ion metálico interfiere con un
análisis químico, se puede acomplejar
eliminando su interferencia. El agente
quelante encubre al ion.
 También se llaman agentes secuestrantes

Algunos usos...
 Se usan en alimentos (EDTA)
etilendiaminotetraacetato para acomplejar los
iones metálicos que se encuentran en muy
pequeñas cantidades.
 Se usan en medicina para remover iones como
Hg2+, Pb2+ y Cd2+ perjudiciales para la salud.
 Se usan en tratamientos de envenenamiento por
plomo (administración de Na2[CaEDTA] que
forma un quelato con el plomo y se puede
eliminar).

Metales y Quelatos en Sistemas Vivos.

 De 26 elementos que son indispensables para
la vida (H, Na, K, C, N, O, S, Ca, etc..), 9 son
metales de transición (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni,
Cu,Zn y Mo).
 Su importancia capacidad para formar
complejos.
 Muchas enzimas requieren iones metálicos
para actuar.

 Aunque necesitamos pequeñas cantidades, la
deficiencia puede provocar enfermedades
graves (P. ej., anemia ferropénica).
 P. ej., deficiencia de Mn en la dieta puede
provocar trastornos convulsivos.
 Entre los agentes quelantes más importantes en
la naturaleza están los que derivan de la
molécula de porfina:

 Dos de las
porfirinas más
importantes son el
grupo hemo
(hemoglobina) que
contiene hierro(II) y
la clorofila que
contiene
magnesio(II).

 El hierro está coordinado a
los 4 átomos de N de la
porfirina y también a un
átomo de N de la proteína
que compone la mayor
parte de la hemoglobina.
 La sexta posición
alrededor del Fe está
ocupada ya sea por O2
(oxihemoglobina, rojo
brillante) o H2O
(desoxihemoblobina, rojo
púrpura)

QUÍMICA INORGÁNICA

COLORES DE LOS COMPLEJOS
METÁLICOS

Si
adsorbe
aquí

Se ve
así

METÁLICOS

QUÍMICA INORGÁNICA

METÁLICOS

 El color cambia a
medida que cambian
los ligandos que
rodean al ion
metálico.
 También depende
del metal y de su
e.o.

 Los iones M que tienen los subniveles d
completamente vacíos (como Al3+ y Ti4+) o
completamente llenos (como 3d10 en Zn2+)
son incoloros.
 Subniveles d parcialmente llenos, dan
coloración.

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