Compuestos de coordinación, Introducción y nomenclatura. Un complejo o compuestos de coordinación es el resultado de la interacción de un átomo central, (un ion metálico con orbitales de valencia vacíos que puede actuar como ácido de Lewis) y una o varias bases de Lewis con pares de electrones libres, que se conocen como agentes acomplejantes o ligandos, esta interacción lleva a la formación de un enlace covalente coordinado o dativo. El átomo central debe disponer de orbitales vacíos capaces de aceptar pares de electrones, los cationes de los grupos 1 y 2 al disponer de orbitales con poca tendencia a captar electrones tienen poca tendencia a formar complejos, son los metales de transición los que presentan una mayor tendencia. Se dice que los ligandos se coordinan al metal, formando la esfera de coordinación del complejo. El conjunto puede ser neutro, catiónico o aniónico, los ligandos forman la primera esfera de coordinación y los contraiones la segunda esfera de coordinación.

Compuestos de coordinación, Introducción y nomenclatura. La carga del complejo va a ser igual a la suma de las cargas del metal central y de los ligandos que le rodean por ejemplo: [Cu(NH3)4]SO4 [Cu(NH3)4]2+ Cu(II) El número de coordinación del metal es el número de átomos unidos a él.

Compuesto

Número de Coordinación

CuCl2

2

TiCl4

4

Pt(NH3)2 Cl2

4

WCl6

6

Los ligandos Los ligandos pueden clasificarse en ligandos monodentados, bidentados .... , polidentados. Podrán ser iónicos o neutros Ligandos monodentados son aquellos que poseen un solo átomo dador, y por tanto ocupan una posición en la esfera de coordinación. Ejemplos: F- fluoro; Cl- cloro; OH- hidroxo; C5H5N piridino H2O aqua; NH3 ammina

Ligandos polidentados son aquellos que ocupan dos o más posiciones en la esfera de coordinación, se conocen también como ligandos quelatos. quelatos

Los ligandos Un ejemplo es el ligando etilendiamina con dos posiciones de coordinación

CH2CH2 H2N

NH2

[Ni(H2O)6]2+(ac) + 6NH3 ⇔ [Ni(NH3)6]2++ 6H2O [Ni(H2O)6]2+(ac) + 3en ⇔ [Ni(en)3]2++ 6H2O

Kf = 4.108 Kf = 2.1018

Compuestos de coordinación, Introducción y nomenclatura. -

+

Cl H3N

3+

NH3

Co

NH3

H3N -

Cl

Átomo central Co, estado oxidación (III) Ligandos monodentado: aniónicos 2Clneutros 4NH3

Compuestos de coordinación FORMULACIÓN. Recuerda que al formular se escribe primero el catión y luego el anión Para formular un catión, anión o compuesto neutro de coordinación: Se coloca en primer lugar el símbolo del átomo o ion central (generalmente un metal de transición) A su derecha se van anotando primero los ligandos iónicos (catiónicos y aniónicos sin distinción) Luego los ligandos neutros Siguiendo dentro de cada clase un orden alfabético, tico basado en los símbolos de los átomos directamente unidos al ion central

[Fe(CN)5(H2O)]2 –

–

los ligandos anionicos C≡N antes que el ligando neutro H2O

[CrF4O]–

[NiCl3(ClO4)]2– –

los ligandos F antes que el ligando O2

–

–

los ligandos Cl antes que el ligando ClO4

–

Para nombrar dichos compuestos primero se mencionan los ligandos en orden alfabético. Los ligandos aniónicos se citan como tales aniones H– hidruro, HSO3– hidrógenosulfito, ClO4– perclorato, etc. Sin embargo, hay unos cuantos aniones que reciben nombres algo modificados. F– Cl– Br– I–

fluoro cloro bromo yodo

O2OH– O22HS–

oxo hidroxo peroxo mercapto

S2CN– N3– C5H5N

tio ciano azido piridino

Para citar los ligandos neutros o catiónicos se utiliza su nombre corriente Con la excepción de los ligandos H2O y NH3 que se denominan aqua y ammina respectivamente Los grupo NO nitrosilo y CO carbonilo se consideran ligandos neutros.

Cuando se determina el orden alfabético no se tienen en cuenta los prefijos multiplicativos Por ejemplo, aqua, diaqua, triaqua van antes que ciano trishidrógenosulfito va antes que bisperclorato; bisdisulfato va antes que tetrafluoro, etc Finalmente cuando ya se han nombrado todos los ligandos se nombra el átomo central. Si se trata de un complejo aniónico, añadiendo a la raíz característica del átomo central la terminación –ato Indicando el estado de oxidación de dicho átomo central entre paréntesis (Sistema de Stock).

[FeF6]3- ion hexafluoroferrato(III) [Fe(CN)5(H2O)]2- ion aquapentaciandoferrato(III)

Si se trata de un complejo neutro o catiónico no se añade ningún sufijo al nombre del átomo central.

[Ni(CO)4]

tetracarbonilniquel(0)

[Fe(H2O)6]2+ ion hexaaquahierro(II) Como alternativa para estos compuestos también puede usarse el sistema EvansBasset es decir después del nombre del ion se indica la carga global entre paréntesis:

[Ag(NH3)2]+ [CrF4O]+

ion diamminaplata ion diamminaplata(1+) ion tetrafluorooxocromato(V) ion tetrafluorooxocromato(1-)

Algunos ligandos son capaces de unirse al átomo central de dos formas distintas. Los ejemplos más significativos son NO2- y SCN-. -ONO- nitrito (unión por el O) -NO2- nitro (unión por el N) -SCN- tiocianato (unión por el S) -NCS isotiocianato (unión por el N)

SALES: se utilizan las mismas normas que para formulación inorgánica, anión (si es un complejo terminado en –ato) –ato de catión K4[Fe(CN)6] hexacianoferrato(II) de potasio Mg2[Ni(SCN)6] hexakis(tiocianato)niccolato(II) de magnesio tetracloroyodato(III) de calcio Ca[ICl4]2 [Co(H2O)6]Cl2 cloruro de hexaaquocobalto(II) nitrato de tetraamminaaquaazidohierro(III) [FeN3(NH3)4(H2O)](NO3)2

Ligandos orgánicos Una característica importante de muchos metales es que son capaces de formar compuestos de coordinación muy estables con diversos ligandos orgánicos tales como aniones o moléculas neutras con pares de electrones sin compartir.

Ejemplos: H H Cl- H H N CH2 H2C N 3+

[CoCl2(C2H4N2)2]+

Co H2C N

N

H H H Cl H

OH H3C

H3C

C C

CH2 Catión diclorobis(etilenodiamina)cobalto(III)

OH

N 2+

N C CH3

[Ni(C4H7N2O2)2] bis(dimetilglioximato)niquel(II)

Ni N

N

OH

OH

C

CH3

Las reglas para formular este tipo de compuestos son las ya indicadas. Pero el nombre de los ligandos más importantes debe ser aprendido: Ligandos aniónicos: CH3

H 3C C HO

C

N

N

O

O

-

dimetilglioximato(1-). Hdmg

O C

O

2,3-butanodiona dioximato(1-)

Oxalato (ox)

C O

CH3COO COO-- Acetato Acetato(Ac) (Ac) CH 3

Ligandos aniónicos: O H2 C CH H2 H2 O O N C C N O O CH C C CH H2 H2 O O etilenodiaminotetracetato (EDTA) O

H2 CH C

Ligandos neutros: Et3P Me3P Ph3P

trietilfosfina trimetilfosfina trifenilfosfina

H2C

NH2

H2C

NH2

etilenodiamina (en)

N Piridina (Py)

Ligandos orgánicos insaturados: para los siguientes ligandos son los

orbitales π los que se coordinan con el átomo central. En consecuencia, en estos complejos, también llamados complejos π, el metal no está directamente unido a un átomo concreto sino a dos o más átomos contiguos.

Ej. Tricloro(etileno)platinato(II) de potasio H

H

C

-

Cl K

2+

Pt H

+ -

Cl

C -

Cl

H

H

C

-

Cl H

K

2+

Pt H

+ -

Cl

C -

Cl

H

Ligandos orgánicos insaturados: H2C=CH2 CH3-CH2=CH2 CH≡CH

etileno propeno acetileno

CH2-CH=CH2 ⇔ CH2=CH-CH2

alilo

Ciclobutadieno

Radical ciclopentadienilo

Benceno

Anion ciclopentadienilo

Ejemplos de recapitulación: Hexacianovanadato(II) de calcio

Ca2[V(CN)6]

Tetracloroplatinato(II) de potasio

K2[PtCl4]

Carboniltris(tiocianato)cobaltato(I) de sodio

Na[Co(SCN)3CO]

Hexacianoferrato(II) de amonio

(NH4)4[Fe(CN)6]

Pentacianonitrosilferrato(III) de amonio (NH4)2[Fe(CN)5NO] Cloruro de pentamminaclorocromo(III) [CrCl(NH3)5]Cl2 Sulfato de hexaaquazinc Nitrato de treamminacadmio

[Zn(H2O)6]SO4 [Cd(NH3)4](NO3)2

ISOMERÍA

Cuando dos o más compuestos tienen la misma composición pero diferente disposición de sus átomos, se llaman isómeros. Aunque los complejos estén formados por la misma colección de átomos presentan diferencias en sus propiedades físicas como color, solubilidad, velocidad de reacción con cierto reactivo, etc.

DOS TIPOS PRINCIPALES DE ISOMERIA: Isomería Estructural, los átomos están enlazados de diferente forma: a) Isomería de Ionización Ej: [Co(NH3)Br]SO4 y [Co(NH3)SO4]Br b) Isomería de hidratación, difieren en cuanto al número de ligandos unidos directamente al metal: Ej: CrCl3(H2O)6 existe en tres formas comunes: [Cr(H2O)6]Cl3 de color violeta, [Cr(H2O)5Cl]Cl2.H2O de color verde y [Cr(H2O)4Cl2]Cl.2H2O también de color verde.

ISOMERÍA Isomería Estructural, c) Isomería de enlace. Por ejemplo el ion nitrito NO2- puede coordinarse a través de un átomo de nitrógeno, el ligando se llama nitro NO2- o a través del átomo de oxígeno ONO- el ligando se llama nitrito. [CO(NH3)5NO2]2+ amarillo y [CO(NH3)5ONO2]2+ rojo

Estereoisomería: Los átomos están enlazados de la misma forma pero varia la disposición espacial, en estos casos se debe indicar el nombre apropiado o dibujar la estructura del compuesto. Escribiendo las formulas solamente no podríamos distinguir los distintos isómeros

ISOMERÍA Estereoisomería: a) Isomería geométrica:

Cl

NH3

Pt Cl

Cl

NH3

Pt NH3

Isómero Cis

H3N

Cl

Isómero trans

ISOMERÍA Estereoisomería: a) Isomería geométrica:

violeta

verde

ISOMERÍA Estereoisomería: a) Isomería geométrica:

ISOMERÍA Estereoisomería: b) Isomería óptica: Ocurre cuando un complejo y su imagen especular no son superponibles. Cada isómero recibe el nombre de enantiómero y se dice que la molécula es quiral. En química de coordinación este tipo se isomería se da generalmente en complejos octaedricos, Ej. [Co(en)3]3+

N

N

N

N

N N

N

Co

Co N

N

N

N N

Así como no hay manera de torcer o dar la vuelta a nuestra mano derecha para hacerla idéntica a la mano izquierda, no hay manera de superponer dos enantiomeros por giro. Los enantiómeros tienen las mismas propiedades físicas, pero desvían de diferente forma la luz polarizada, se dice que son ópticamente activos.

ISOMERÍA Estereoisomería: b) Isomería óptica: