La capacidad de los metales de transición para formar complejos se conoce como compuestos de coordinación . Esta propiedad no solo es aplicable al metal de transición, sino que también se muestra en otros metales. Werner, en 1893 fue el primer científico en proponer la teoría de los compuestos de coordinación y también propuso el concepto de valencia primaria y secundaria de un ion metálico.
La rama de la química inorgánica que se ocupa del estudio de los compuestos de coordinación se conoce como química de coordinación .
¿Qué son los compuestos de coordinación?
Los compuestos de coordinación son compuestos en los que el átomo metálico central está unido a varios iones o moléculas neutras mediante enlaces coordinados, ya sea por la donación de pares de electrones solitarios por parte de estos iones o moléculas neutras al átomo metálico central.
Los compuestos de coordinación se utilizan para la extracción de metales, en análisis (análisis cualitativo o cuantitativo), química (como pruebas de color, valoraciones, etc.), química inorgánica (se pueden utilizar para eliminar sustancias tóxicas de las sustancias o de cualquier cuerpo) e incluso se utilizan en el tratamiento de la quimioterapia y se puede utilizar para preparar varios medicamentos. También se puede utilizar como catalizador.
por ejemplo , el tetracarbonilo de níquel, [Ni(CO) 4 ], en el que las moléculas de CO están unidas al átomo de níquel central mediante enlaces coordinados mediante la donación de pares de electrones solitarios, es un compuesto de coordinación.
Tipos de complejos
Existen los siguientes tres tipos de complejos:
- Complejo catiónico: el ion complejo lleva una carga neta positiva. por ejemplo: [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ , [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ , etc.
- Complejo aniónico: el ion complejo lleva una carga neta negativa. ej.: [Ag(CN) 2 ] – , [Fe(CN) 6 ] 4- , etc.
- Complejo neutro: un complejo que no lleva carga neta. ej.: [Ni(CO) 4 ], [Co(NH 3 ) 3 Cl 3 ], etc.
Terminología utilizada en Compuestos de Coordinación
Antes de continuar con el estudio de los compuestos de coordinación, primero debemos comprender algunos términos básicos relacionados con él:
- Ligandos y átomo/ion metálico central: El ion o las moléculas neutras que están unidas a un ion o átomos metálicos centrales se denomina ligando . El átomo o ion al que se unen estos ligandos se denomina átomo o ion metálico central. Mientras que en la formación de los enlaces coordinados, los aniones o las moléculas neutras actúan como donantes de pares de electrones y el átomo o ion metálico actúa como aceptor de pares de electrones.
Por ejemplo: En [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ , el átomo o ion metálico central es el ácido de Lewis.
El ligando está unido a un solo átomo donante, entonces se le llama no identificado . El número de grupos coordinantes unidos a un ligando se denomina denticidad del ligando.
Cuando los ligandos se unen a diferentes átomos donantes, se denominan ligandos ambidentados . por ejemplo, el NO – 2 puede coordinarse a través de nitrógeno u oxígeno. De manera similar, CN – puede coordinarse a través de carbono o nitrógeno.
- Número de coordinación: el número de ligandos unidos al ion metálico central a través de enlaces coordinados se denomina número de coordinación del ion metálico.
Por ejemplo, en los iones complejos [Ag(CN) 2 ] – , [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ y [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ , los números de coordinación de Ag, Cu y Cr son 2 , 4 y 6 respectivamente.
- Esfera de coordinación o entidad de coordinación: Una entidad unida a un átomo central en un número fijo de iones o moléculas y está encerrada entre corchetes y se denomina esfera de coordinación o entidad de coordinación. Los grupos ionizables que se escriben fuera de los corchetes se llaman contraiones .
Por ejemplo, en el compuesto de coordinación [Cu(NH 3 ) 4 ] SO 4 , el ion complejo, [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ , en el que Cu 2+ es el ion metálico central y cuatro moléculas de NH 3 son ligandos, forma la esfera de coordinación y los iones SO 4 2- son los contraiones.
- Poliedro de coordinación: esta disposición espacial de los átomos del ligando que están directamente unidos al átomo/ión central se denomina poliedro de coordinación alrededor del átomo/ión central.
- Número de oxidación o estado de oxidación: El número de oxidación del átomo central se define como la carga que lleva como si todos los ligandos se eliminaran con pares de electrones que se comparten con el átomo central. Se representa por los números romanos, I, II, III, etc. entre paréntesis después del nombre del átomo central.
Por ejemplo, el número de oxidación del cobre en [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ es +2 pero el número de coordinación es 4. De manera similar, el número de oxidación del Fe en [Fe(CN) 6 ] 3- es 3 pero el número de coordinación es 6.
- Carga del ion complejo: La carga que lleva un ion complejo es la suma algebraica de las cargas que lleva el ion metálico central y los ligandos coordinados con el ion metálico central.
Por ejemplo, en el ion complejo, [Ag(CN) 2 ], el ion Ag + lleva un cambio de +1 y cada ion CN – lleva una carga de – 1. Por lo tanto, la carga neta en el ion complejo [Ag(CN) ) 2 ] – es + 1 – 2 = -1.
- Complejos homolépticos y heterolépticos: los complejos en los que el átomo de metal está unido a un solo tipo de ligandos se denominan complejos homolépticos. Por ejemplo, [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ . Los complejos en los que el átomo de metal está unido a más de un tipo de ligando se denominan complejos heterolépticos . Por ejemplo, [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ] + .
- Complejos homonucleares y polinucleares: los complejos en los que solo está presente un átomo de metal se conocen como complejos homonucleares, mientras que en los que está presente más de un átomo de metal se conocen como complejos polinucleares.
Nomenclatura de compuestos de coordinación
Los compuestos de coordinación se formulan y nombran de acuerdo con el sistema establecido por el comité de nomenclatura inorgánica de la unión internacional de química pura y aplicada (IUPAC). Al escribir la fórmula, los ligandos se agregan después del átomo/ion central.
Regla para escribir la fórmula de los Compuestos Mononucleares de Coordinación
- Se escribe primero la fórmula del catión simple o complejo seguida de la del anión.
- La fórmula de toda la entidad de coordinación se escribe entre corchetes ya sea carga o neutral.
- En la esfera de coordinación se escribe primero el símbolo del átomo metálico seguido de los símbolos/fórmulas de los ligandos ordenados alfabéticamente según su nombre independientemente de la carga presente en ellos. Por ejemplo, [Co(NH 3 ) 4 (H 2 O)Cl] Cl 2 .
Reglas para la nomenclatura de los compuestos mononucleares de coordinación
- Orden de denominación de los iones: El ion positivo simple o complejo siempre se nombra primero seguido del ion negativo. El nombre comienza con una letra minúscula y la parte compleja se escribe como una sola palabra, por ejemplo, [Co(NH 3 ) 6 ] Cl 3 , cloruro de hexaaminocobalto (III). Pero en los complejos no iónicos y moleculares, se da un nombre de una sola palabra. por ejemplo, [Co(NH 3 ) 3 (NO 2 ) 3 ], triaminotrinitrocobalto.
- Denominación de ligandos: Los diferentes tipos de ligandos son:
- Los ligandos negativos (orgánicos o inorgánicos) terminan en -o, por ejemplo , CN – (ciano), Cl – (cloro), Br – (bromo). Si el nombre del ligando aniónico termina en -uro, -ito o -ate, la última ‘e’ se reemplaza por ‘o’ dando -ido, -ito y -ato, por ejemplo, SO 4 2- (sulfato), C 2 O 4 2- (oxalato),
- Los ligandos neutros no tienen una terminación especial, por ejemplo, NH 3 (amina), H 2 O (agua*), CO (carbonilo).
- Los ligandos positivos (que son muy pocos) terminan en -io, por ejemplo, NH 2 -NH 3 + (hidrazinio), NO + (nitrosonio), NO 2 + (nitronio).
- Ligandos orgánicos: Los radicales libres orgánicos reciben sus propios nombres. por ejemplo, CH 3 (metilo), C 2 H 5 (etilo), C 6 H 5 (fenilo), C 5 H 5 (ciclopentadienilo). Para moléculas orgánicas neutras, se utilizan sus nombres. Por ejemplo, CH 3 NH 2 (metilamina), P(C 6 H 5 ) 3 (trifenilfosfina), C 5 H 5 N (piridina o py), H 2 NCSNH 2 (tiourea o tu), NH 2 CH 2 CH 2 NH 2
- Ligandos ambidentados: Son ligandos no identificados con más de un átomo coordinante. Es importante seleccionar el punto de unión de un ligando colocando el símbolo del átomo donante adjunto después del nombre de los grupos separados por un guión.
Así, (NH 4 ) 3 [Cr(SCN) 6 ] se denomina hexatiocianato-S-cromato de amonio (III) y (NH 4 ) 2 [Pt(NCS) 6 ] se denomina hexatiocianato-N-platinato de amonio (IV ).
Algunos ligandos comunes
Nombre real (símbolo utilizado)
Fórmula
Cobrar
Átomos donantes
Nombre dado en el complejo
ligandos negativos
ion cianuro
ion haluro
ion perrust
ion sulfuro
CN- _
X(F – , Cl – ,Br – I – )
O 2 2-
S 2-
-1
-1
-2
-2
C
X
O
S
ciano o cianuro
fluoruro/cloruro/bromuro/yoduro
peroxo
sulfuro
ligandos positivos
Ion de hidrazinio
ion nitrosonio
Ion nitronio
NH 3+
NO +
NO 2 +
+1
+1
+1
norte
norte
norte
hidrazinio
nitrosonio
nitronio
ligandos neutros
Metilamina
Amoníaco
Agua
CH 2 NH 2
NH 3
H2O _ _
Cero
Cero
Cero
norte
norte
O
metilamina
amina
aqua o aquo
- Prefijos numéricos para indicar el número de ligandos: si hay más de un ligando del mismo tipo, utilice prefijos como di, tri, tetra, penta y hexa para indicar el número de ligandos de ese tipo. Por ejemplo, si hay cuatro moléculas de NH 3 como ligandos, el nombre se da como tetraamina.
- Denominación de los ligandos: Todos los ligandos se nombran en orden alfabético, ya sean positivos o negativos, por el nombre del átomo/ion metálico. Este es el reverso del que se usa para escribir la fórmula donde los símbolos del átomo de metal se escriben primero. Los prefijos di, tri, etc. no se deben considerar al escribir en orden alfabético. Por ejemplo, el complejo [Pt (NH 3 ) 4 Cl (NO 2 )]SO 4 se denomina sulfato de tetraamina cloridonitroplatino (IV).
- Denominación del ion complejo y final del átomo metálico central: los ligandos se nombran primero seguidos del átomo metálico. La terminación del nombre del metal sobre la naturaleza del ion complejo. Por ejemplo, sulfato de [Cu(NH 3 ) 4 ] SO 4 tetraamincobre (II).
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Compuesto complejo |
Nombre |
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[Co(NH 3 ) 6 ] Cl 3 |
cloruro de hexaaminocobalto (III) |
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[Cr(H 2 O) 4 Cl 2 ] NO 2 |
nitrato de tetraaquadicloridocromo (III) |
|
[Co(NH 3 ) 4 Cl(NO 2 )] NO 3 |
nitrato de tetraaminacloridonitrocobalto (III) |
|
K 3 [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] |
trioxalatoferrato de potasio (III) |
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué metales forman compuestos de coordinación?
Responder:
Los metales de transición forman compuestos de coordinación debido a la presencia de orbitales de capa de valencia vacíos.
Pregunta 2: Los complejos de planificadores cuadrados muestran isomería geométrica que tiene la coordinación número cuatro, pero los complejos tetraédricos no. ¿Por qué?
Responder:
Las posiciones relativas de los ligandos unidos al átomo metálico central son iguales entre sí, por lo que los complejos tetraédricos no muestran isomería geométrica a pesar de tener cuatro números de coordinación.
Pregunta 3: ¿Qué entiendes por efecto quelato?
Responder:
Cuando un ligando bidentado o polidentado contiene átomos donantes ubicados de tal manera que cuando se coordinan con el ion metálico central forman anillos de cinco o seis miembros, esto se denomina efecto quelato.
Por ejemplo, el complejo de Ni 2+ con ‘+ion’ es más estable que el NH 3 .
Pregunta 4: ¿[Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3- es un complejo estable? Explique.
Responder:
En el complejo dado, Fe está en estado +3 y C 2 O 4 2- es un ligando bidentado, por lo que forma anillos de quelato y, por lo tanto, es un complejo estable.
Pregunta 5: Explique la importancia de los compuestos de coordinación en la industria.
Responder:
En la industria, los compuestos de coordinación se usan como catalizadores, a saber, el rodio que tiene la fórmula [RhCl (Ph 3 P) 3 ] se usa para la hidrogenación selectiva de alquenos y también se usa en la industria farmacéutica. El azul de ftalocianina es un complejo más estable de cobre (II) que se utiliza como pigmentos y colorantes.
Pregunta 6: ¿Cuáles son los factores que afectan la estabilidad de un complejo?
Responder:
Los factores que afectan la estabilidad del complejo son:
- Naturaleza del ion metálico: si el tamaño del ion es pequeño y tiene una carga mayor, eso significa más densidad de carga y, por lo tanto, mayor es la estabilidad del complejo.
- Naturaleza de los ligandos: depende de la basicidad de los ligandos, lo que significa que tiene la máxima tendencia a donar pares de electrones y, por lo tanto, es más estable el complejo.
Pregunta 7: ¿Cuál es la denticidad del ligando?
Responder:
El número de átomos donantes en un ligando que forma un enlace coordinado con el átomo metálico central.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por divyanshirawat366 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA