Teoría de los compuestos de coordinación de Werner

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

Los complejos metálicos son compuestos de coordinación en los que el átomo central es un elemento metálico. En este tipo de complejo de coordinación, el átomo central suele ser un elemento de transición. Cabe señalar que el centro de coordinación es el átomo central en estos complejos.

Propiedades de los compuestos de coordinación

1. Debido a que los electrones desapareados absorben luz durante sus transiciones electrónicas, los compuestos de coordinación de elementos de transición están coloreados. Los complejos de hierro (II), por ejemplo, pueden ser de color verde o verde pálido, mientras que los compuestos de coordinación de hierro (III) son de color marrón o marrón amarillento.
2. Cuando el centro de coordinación es un metal, los complejos de coordinación resultantes tienen una propiedad magnética debido a la presencia de electrones desapareados.
3. La reactividad química de las moléculas de coordinación varía. Tienen la capacidad de participar en reacciones de transferencia de electrones tanto en la esfera interna como en la externa.
4. Los compuestos complejos con ligandos específicos tienen la capacidad de catalizar o ayudar estequiométricamente en la transición de moléculas.

Sales dobles

En soluciones acuosas, las sales dobles son totalmente ionizables y cada ion en la solución entrega la prueba de confirmación correspondiente. El alumbre de potasa, por ejemplo, es un sulfato doble. K ₂ SO ₄ es la fórmula química. Cuando Al ₂ (SO ₄ ) ₃ .24H ₂ O se ioniza, produce iones K ⁺ , SO ₂ ^-4 y Al ⁺³ , que responden a las pruebas.

Complejo de coordinación

En soluciones acuosas, los complejos coordinados son solo parcialmente ionizables. Estos producen una tez que no está completamente ionizada. El ferrocianuro de potasio es un ejemplo. [K4Fe ₍ CN) ₆ ]. K ⁺ y [Fe(CN) ₆ ] ^4- [iones de cianuro de ferro] se forman cuando se ioniza.

Aplicaciones de los compuestos de coordinación

Las características únicas de los compuestos de coordinación, como se explicó en el capítulo anterior, los hacen particularmente útiles en una variedad de procesos e industrias. Algunas de estas aplicaciones de compuestos de coordinación se enumeran a continuación.

1. Debido al color de los compuestos de coordinación que contienen metales de transición, se emplean ampliamente en la industria para la coloración de materiales. Se utilizan en las industrias de tintes y pigmentos.
2. En el proceso de galvanoplastia se emplean algunas moléculas complejas que utilizan cianuro como ligando. Estos productos químicos también son beneficiosos en el campo de la fotografía.
3. Muchos metales se pueden extraer de sus minerales con el uso de complejos de coordinación. El níquel y el cobalto, por ejemplo, se pueden recuperar de sus minerales mediante procedimientos hidrometalúrgicos que utilizan iones complejos de coordinación.

Teoría de los compuestos de coordinación de Werner

Werner publicó una teoría en 1893 que explicaba las estructuras, la producción y la naturaleza de los enlaces en las moléculas de coordinación. Esta noción se conoce como la teoría de los compuestos de coordinación de Werner. Werner fue el primer químico inorgánico en ganar el Premio Nobel de Química, que recibió en 1913. Investigó una variedad de productos químicos complicados que resultaron de la reacción del cloruro de cobalto y el amoníaco.

Postulado de la teoría de Werner

Hay dos tipos de valencias en los metales del núcleo de los compuestos de coordinación: valencia primaria y valencia secundaria.

Valencia primaria

Las valencias que exhibe un metal en la producción de sales simples se conocen como valencias primarias. CoCl ₃ , NaCl, CuSO ₄ y otras sales son ejemplos. En términos modernos, se refiere al número de oxidación de un metal. Por ejemplo, en CoCl ₃ , las valencias primarias de Co son 3 y el estado de oxidación es +3. De manera similar, el estado de oxidación de Na en NaCl es +1, mientras que el estado de oxidación de Cu en CuSO ₄ es +2. La ionización es posible para las valencias primarias. Estos no son direccionales y no proporcionan ninguna geometría a compuestos complicados porque están escritos fuera de la esfera de coordinación. [Co(NH ₃ ) ₆ ]Cl ₃ , estado de oxidación +3, número de valencias primarias 3.

Valencia secundaria

1. Se utilizan iones negativos, moléculas neutras o ambos para proporcionar valencia secundaria a los metales.
2. En términos actuales, se refiere al número de coordinación del metal.
3. Las valencias secundarias se escriben dentro de la esfera coordinante.
4. Estos tienen un carácter dirigido y proporcionan al complejo una geometría definida.
5. No están ionizados.

Limitaciones de la teoría de Werner

1. No podía explicar el fracaso de todos los elementos para crear compuestos de coordinación.
2. La teoría de la coordinación de Werner no logra explicar la naturaleza del enlace entre el átomo metálico del núcleo y los ligandos.
3. La teoría de la coordinación de Werner no logró describir una geometría complicada cuando la valencia secundaria era igual a 4.
4. La hipótesis de Werner explica algunas de las características de los compuestos de coordinación, pero no explica su color ni sus propiedades magnéticas.

Problemas de muestra

Pregunta 1: ¿Cuáles son las limitaciones de la teoría de Werner?

Responder: 

Werner no pudo describir el color del compuesto coordinado. No pudo explicar las propiedades ópticas y magnéticas de los compuestos de coordinación.

Pregunta 2: ¿Cuál es la valencia primaria según Werner?

Responder: 

Las valencias que exhibe un metal en la producción de sales simples se conocen como valencias primarias. Representa el estado de oxidación del metal. Son ionizables y se pueden escribir fuera de la esfera de coordinación.

Pregunta 3: ¿Qué aplicaciones e importancia tienen los compuestos de coordinación?

Responder: 

Las plantas, los minerales y otros organismos contienen sustancias químicas de coordinación. Son ampliamente empleados en las industrias de la metalurgia y la química analítica. Las siguientes son algunas de las aplicaciones más importantes de los productos químicos de coordinación.

1. Para determinar la dureza del agua, se utilizan productos químicos de coordinación.
2. Los catalizadores hechos de compuestos de coordinación se utilizan en una variedad de operaciones industriales.
3. En la extracción de metales como el oro y la plata, se utilizan comúnmente compuestos de coordinación.
4. Las moléculas de coordinación en química también son importantes en los sistemas biológicos. La clorofila (pigmento de la fotosíntesis) y la molécula de coordinación de magnesio, por ejemplo.

Pregunta 4: ¿Qué es una sal doble?

Responder:

En soluciones acuosas, las sales dobles son totalmente ionizables y cada ion en la solución entrega la prueba de confirmación correspondiente.

Pregunta 5: ¿Qué es un complejo de coordinación?

Responder:

En soluciones acuosas, los complejos coordinados son solo parcialmente ionizables. Estos producen una tez que no está completamente ionizada.

Pregunta 6: ¿Cómo explicó Werner por primera vez el enlace en los complejos?

Responder: 

Werner fue el primero en proponer estructuras adecuadas para compuestos complejos de coordinación de iones en los que ligandos neutros o aniónicos rodean un átomo de metal de transición central. Werner postuló la estructura [Co(NH ₃ ) ₆ ]Cl ₃ , que tiene el ion Co ^{3+ en los vértices de un octaedro rodeado por seis NH} ₃ .

Pregunta 7: ¿Por qué los compuestos de coordinación tienen color?

Responder: 

Cuando los ligandos forman un complejo de coordinación con un metal de transición, los electrones en los orbitales d se dividen en orbitales de alta y baja energía. En este proceso, se absorben algunas longitudes de onda, se produce una mezcla sustractiva de colores y la solución del complejo de coordinación se colorea.