Aplicaciones de los compuestos de coordinación

Los compuestos químicos formados por una array de aniones o moléculas neutras unidas a un átomo central por enlaces covalentes coordinados se conocen como compuestos de coordinación. Los compuestos de coordinación también se conocen como complejos de coordinación. Los ligandos son las moléculas o iones que están unidos al átomo central (también conocidos como agentes complejantes).

Compuestos de coordinación

Los compuestos de coordinación son un tipo de compuesto que pertenece a la clase de compuestos complejos. Esto se debe a la química involucrada con estas moléculas. Los metales de transición tienen la capacidad única de generar complejos de coordinación. Esto se debe a la alta relación carga-masa y la disponibilidad de orbitales d.

Los desarrollos de la química de coordinación han producido una variedad de productos químicos complejos que empleamos en una variedad de sectores. Los productos químicos de coordinación se utilizan ampliamente en una variedad de sectores. Estos incluyen, por nombrar algunos, minería y metalurgia, ciencias médicas, etc.

Ejemplos de compuestos de coordinación

Los complejos de coordinación se encuentran en muchas sustancias biológicas. Hay una plétora de moléculas de coordinación adicionales que juegan un papel crítico en los procesos biológicos. Durante estas actividades fisiológicas, los cuerpos producen y consumen una gran cantidad de sustancias químicas complejas. La clorofila es necesaria para la fotosíntesis en las plantas. Esta clorofila es una combinación de magnesio y porfirina. Muchas de las enzimas que catalizan procesos biológicos en nuestro cuerpo son complejos de coordinación. La carboxipeptidasa es uno de esos ejemplos. Es una molécula de coordinación que también funciona como una enzima. Se requiere para catalizar el proceso digestivo.

Propiedades de los compuestos de coordinación

1. La existencia de electrones desapareados que absorben luz en sus transiciones electrónicas colorea los compuestos de coordinación creados por los elementos de transición. Los complejos que contienen hierro (II) pueden ser de color verde o verde pálido, mientras que los compuestos de coordinación que contienen hierro (III) son de color marrón o marrón amarillento.
2. Debido a la presencia de electrones desapareados, los complejos de coordinación relacionados tienen un carácter magnético cuando el centro de coordinación es un metal.
3. Los compuestos de coordinación tienen una amplia gama de reactividad química. Pueden participar en reacciones de transferencia de electrones tanto en la esfera interna como en la externa.
4. Los compuestos complejos que contienen ciertos ligandos tienen la capacidad de catalizar o ayudar estequiométricamente en la transición de moléculas.

Teoría de los compuestos de coordinación de Werner

Werner desarrolló una teoría en 1893 para explicar las estructuras, la producción y la naturaleza de los enlaces en las moléculas de coordinación. La teoría de los compuestos de coordinación de Werner es el nombre dado a esta hipótesis. Werner recibió el Premio Nobel de Química en 1913 como el primer químico inorgánico. Investigó una amplia gama de productos químicos complicados derivados de la interacción del cloruro de cobalto y el amoníaco. Los metales del núcleo de los compuestos de coordinación tienen dos valencias.

1. Valencia primaria: Las valencias primarias son aquellas que exhibe un metal cuando se forman sales simples como NaCl, CuSO ₄ , etc. En el lenguaje actual, denota el número de oxidación del metal. Por ejemplo, las valencias principales de Co en CoCl ₃ son 3 y el estado de oxidación es +3. La ionizabilidad existe para las valencias primarias. Estos están escritos más allá del alcance de la cooperación. Estos no son direccionales y no ofrecen compuestos complicados en ninguna forma. [Co(NH ₃ ) ₆ ]Cl ₃ , 3 valencias principales, +3 estado de oxidación.
2. Valencia secundaria: la valencia secundaria de los metales está determinada por iones negativos o moléculas neutras, o ambos. En el lenguaje actual, denota el número de coordinación del metal. Dentro de la esfera coordinante se escriben las valencias secundarias. Estos tienen un carácter dirigido y le dan al complejo una geometría definida. Estos no pueden ser ionizados. [Co(NH ₃ ) ₆ ] es un ejemplo. Cl ₃ tiene un número de coordinación de 6.

Importancia de los compuestos de coordinación

Compuestos de coordinación, como el FeCl ₄ ^–Los iones se denominan así porque contienen iones o moléculas que están unidas o coordinadas con un metal de transición, porque son complejos ácido-base de Lewis, también se conocen como iones complejos o complejos de coordinación. Los ligandos son los iones o moléculas que se unen a los iones de metales de transición para generar estos complejos. El número de coordinación es el número de ligandos unidos al ion de metal de transición. Un complejo de coordinación es cualquiera de una clase de sustancias químicas con estructuras químicas en las que un átomo metálico central está rodeado por átomos no metálicos o grupos de átomos, conocidos como ligandos, que están químicamente unidos a él. Los compuestos de coordinación incluyen vitamina B12, hemoglobina y clorofila, así como tintes y pigmentos, y catalizadores utilizados en la síntesis de moléculas orgánicas.

Aplicaciones de los compuestos de coordinación

1. Los colores se asignan a los compuestos de coordinación. Como resultado, tienen un lugar generalizado en los negocios que requieren coloraciones vívidas. La ftalocianina es un tipo de complejo de coordinación que se usa ampliamente en la industria de tintes y pigmentos. Lo usan para teñir telas de un color específico.
2. Algunos compuestos de cianuro se utilizan para galvanizar una capa protectora sobre las superficies. Hay complejos que hacen uso de productos químicos de coordinación en la fotografía.
3. EDTA es otro químico complicado que utilizamos para determinar la dureza del agua. Los compuestos de coordinación también se pueden usar como catalizadores, que es una de sus muchas aplicaciones. También están ganando popularidad en la industria de los polímeros en estos días.
4. El concepto de compuestos de coordinación se usa con demasiada frecuencia en estos días en la extracción de metales de sus minerales. La extracción de níquel y cobalto implica la utilización de estos productos químicos de manera significativa. Estos metales se recuperan mediante técnicas hidrometalúrgicas que necesitan una gran cantidad de iones complicados.
5. A medida que se sintetizan más productos químicos de coordinación, los científicos e ingenieros ahora tienen una gran cantidad de posibilidades para refinar y optimizar los procesos que los necesitan.
6. La hemoglobina está formada por iones complejos de Haeme con estructuras de anillo de porfirina de tetrapirrol y un ion central Fe ²⁺ . La vitamina B12 está formada por un complejo de anillo tetrapirrol-porfirina con un ion central Co ⁺³ y tiene un número de coordinación de 6.
7. El cisplatino es un medicamento de quimioterapia que se usa para tratar el cáncer.
8. El catalizador Ziegler-Natta, una mezcla de tetracloruro de titanio y trietilaluminio, se emplea en la polimerización de eteno.
9. Un catalizador de metal complejo se utiliza en la hidrogenación de alquenos.
10. La formación de complejos es crítica en la identificación y separación de la mayoría de los iones inorgánicos usando métodos cualitativos de investigación. Cuando la solución de sulfato de cobre se combina con amoníaco acuoso, se genera un complejo azul profundo que es soluble en agua. Esta reacción se utiliza para identificar la presencia de iones cúpricos en la sal.

Problemas de muestra

Pregunta 1: ¿Por qué usamos compuestos de coordinación para separar metales en la metalurgia extractiva?

Responder:

Estos compuestos se utilizan comúnmente en la separación de metales durante el proceso de metalurgia extractiva. Esto se debe al hecho de que estos iones complejos tienen la propiedad única de precipitación selectiva y solubilidad.

Pregunta 2: ¿Qué se entiende por efecto quelato?

Responder:

Se crea un anillo de cinco o seis miembros cuando un ligando bidentado o polidentado tiene átomos donantes que se colocan de tal manera que cuando se coordinan con el ion metálico central. Esto se conoce como el efecto Quelato. Como resultado, la estabilidad del complejo mejora.

Pregunta 3: ¿Por qué los complejos tetraédricos son de alto espín?

Responder:

Debido a la estrecha brecha de energía de división, los electrones no se ven obligados a aparearse, lo que da como resultado un número significativo de electrones desapareados, es decir, un alto espín.

Pregunta 4: Explique por qué el níquel no forma complejos octaédricos de espín bajo.

Responder:

Incluso con un ligando de alto campo, el apareamiento de electrones no se produce en los complejos octaédricos, por lo que el Ni no forma complejos octaédricos de espín bajo.

Pregunta 5: ¿Qué es la isomería geométrica?

Responder:

La isomería geométrica se refiere a la isomería que se produce en los complejos heterolépticos como resultado de diferentes configuraciones geométricas concebibles de los ligandos.

Pregunta 6: ¿Qué es una entidad de coordinación?

Responder:

La entidad de coordinación se forma cuando el átomo de metal del núcleo está rodeado de ligandos o iones y forma un complejo.

Pregunta 7: ¿Qué es la isomería de enlace?

Responder:

Esta isomería ocurre en compuestos de coordinación que contienen ligandos ambidentados. Por ejemplo, en el ligando de tiocianato NCS ^– , este ligando se puede unir al átomo de metal central a través del lado de azufre o nitrógeno, lo que da como resultado dos isómeros de enlace.