UNIDAD XI-Compuestos de coordinación

UNIDAD XI:
COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN
INTRODUCCIÓN A LA
QUÍMICA BIOINORGÁNICA
CARRERAS: Bioquímica- Licenciatura en Ciencias Químicas
Profesorado en Ciencias Químicas y del Ambiente
UNIDAD XI : COMPUESTOS DE
COORDINACION. Nomenclatura. El enlace de
coordinación. Teoría del enlace de valencia.
Teoría del campo cristalino. Isomería
geométrica y óptica. Consideraciones
generales. Configuración electrónica; estados
de oxidación; color; propiedades magnéticas.
INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA
BIOINORGÁNICA. Propiedades de los iones
metálicos y de sus ligandos en los sistemas
biológicos.

BIBLIOGRAFIA
• Atkins, P. ; Jones, L. (2006). “Principios de Química. Los caminos del
descubrimiento”. Editorial Médica PANAMERICANA S. A. Argentina.
• Baran, E.(1995). Química Bioinorgánica. McGraw- Hill/Interamericana
de España,S.A.
• Basolo, Fred; Johnson, Ronald.(1980) Química de los compuestos de
coordinación. Editorial Reverté, S.A.
• Botani, E. J. ; Odetti, H.S.(2004) Introducción a la Química Inorgánica.
Universidad Nacional del Litoral. Colección Cátedra.
• Brown, T.; LeMay, H.; Bursten, B. (1998) ”Química la Ciencia Central”.
Prentice Hall Hispanoamericana S.A. México.
• Geoff Rayner-Canham.(2000) Química Inorgánica Descriptiva. PrenticeHall.
• Gutierrez Ríos, E.( 2003). Química Inorgánica .Editorial Reverté S.A..
• Shriver, D.F.; Atkins P.W.; Langford C.H. (1998) “Química Inorgánica”
.Volumen I. Editorial Reverté S.A.
• Página personal de JOSE LUIS MESA RUEDA- Docencia. Química
Inorgánica. Tema 9- Octubre 2010. http://joseluismesarueda.com/ .
http://joseluismesarueda.com/docencia.htm
Desarrollo de la presentación
 ESTRUCTURA
 AGENTES ACOMPLEJANTES O LIGANDOS
 FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación
 CARGA, NÚMERO DE COORDINACIÓN Y GEOMETRÍA
 TIPOS DE LIGANDOS
 REGLAS DE FORMULACION Y NOMENCLATURA
 ISOMERIA
 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC
ESTRUCTURA
COMPLEJOS METÁLICOS O SENCILLAMENTE
COMPLEJOS:
Son especies como el ion [Ag(NH3)2]+
Conjunto de un ion metálico central unido a un
grupo de moléculas o iones que lo rodean.
ION COMPLEJO:
Si el complejo tiene una carga eléctrica neta.
COMPUESTOS DE COORDINACIÓN:
Son compuestos que contienen complejos
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 ESTRUCTURA
 AGENTES ACOMPLEJANTES O LIGANDOS
 FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación
 CARGA, NÚMERO DE COORDINACIÓN Y GEOMETRÍA
 TIPOS DE LIGANDOS
 REGLAS DE FORMULACION Y NOMENCLATURA
 ISOMERIA
 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC
AGENTES ACOMPLEJANTES O
LIGANDOS
Son moléculas o iones que rodean el ion
metálico
Los ligandos son normalmente aniones o
moléculas polares; además, tienen al menos
un par no compartido de electrones de
valencia.
Ejemplo de formación de un compuesto de
coordinación
El ion Ag(I) actúa como ácido de Lewis (aceptores de
pares de electrones).
Los ligandos tienen pares de electrones no compartidos
actúan como bases de Lewis (donadores de pares de
electrones).
los ligandos se coordinan al metal
El metal central y los ligandos unidos a él constituyen
la ESFERA DE COORDINACIÓN DEL COMPLEJO
Átomo central:
catión metálico
Ligando o agente acomplejante:
anión y/o moléculas
que rodean
al átomo central
esfera de coordinación
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 ESTRUCTURA
 AGENTES ACOMPLEJANTES O LIGANDOS
 FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación
 CARGA, NÚMERO DE COORDINACIÓN Y GEOMETRÍA
 TIPOS DE LIGANDOS
 REGLAS DE FORMULACION Y NOMENCLATURA
 ISOMERIA
 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC

FÓRMULA QUÍMICA de un
compuesto de coordinación
Catión – anión
1. [Cu(NH3)4]SO4
2. K[Ni(CN)4]
3. [Zn(en)2][Hg I4 ]
Catión: metálico o ion complejo
Anión: “común” o ion complejo
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 AGENTES ACOMPLEJANTES O LIGANDOS
 FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación
 CARGA, NÚMERO DE COORDINACIÓN Y GEOMETRÍA
 TIPOS DE LIGANDOS
 REGLAS DE FORMULACION Y NOMENCLATURA
 ISOMERIA
 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC
 CARGA, NÚMERO DE
COORDINACIÓN Y GEOMETRÍA
La carga de un complejo es la suma de las
cargas del metal central y de los ligandos que
lo rodean.
[Mo Br3 (NH3)3] NO3
[Mo
+IV
Br3
3.(1-)
(NH3)3]+
NO3‾
3. 0 =1+
Número de coordinación del metal: es
el número de átomos donadores unidos a
un metal
La geometría de los complejos depende
del NC del átomo central y de la
relación radio del átomo central (M) a
radio del ligando (L) en la esfera de
coordinación, así tendremos:
Factores que determinan el NC
• Tamaño relativo de metal y ligando
• Interacciones estéricas entre
ligandos
• Estructura electrónica del átomo
central
• Energías de enlace
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 AGENTES ACOMPLEJANTES O LIGANDOS
 FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación
 CARGA, NÚMERO DE COORDINACIÓN Y GEOMETRÍA
 TIPOS DE LIGANDOS
 REGLAS DE FORMULACION Y NOMENCLATURA
 ISOMERIA
 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC

LIGANDOS: monodentados y polidentados
 Centros de coordinación en
ligandos Polidentados o Quelatos
etilendiamino (en)
EDTA
 Ligandos macrocíclicos
PORFIRINAS:
(I) Porfina
(II)Metaloporfirinas
En base al tipo de enlace que establecen con
el átomo metálico:
1.- Ligandos que no tienen disponibles electrones π y
tampoco orbitales vacantes, de tal forma que se coordinan
sólo a través del enlace σ. Ejemplos son: NH3,
RNH2(aminas), etc.
2.- Ligandos con dos o tres pares de electrones libres que
pueden desdoblarse en un par de energía menor y formar un
enlace σ, y los otros se convierten en pares electrónicos π,
con una energía mayor. Ejemplos son: N3-, O2- , F¯, Cl¯ , Br¯,
I¯, (OH)¯, S2-, etc.
3.- Ligandos que tienen pares electrónicos de enlace σ
y orbitales π de antienlace vacíos de baja energía, los
cuales pueden aceptar electrones de orbitales “d”
del metal, que están orientados de forma adecuada.
Ejemplos son: CO (carbonilo), haluros, cianuros.
4.- Ligandos que carecen de pares de electrones libres,
pero que tienen electrones π de enlace. Ejemplos son
los alquenos, alquinos, benceno,….
5.- Ligandos que pueden formar dos enlaces σ con
dos átomos metálicos separados y, en consecuencia,
actúan como puentes. Ejemplos son ion hidróxido,
cloruros, fluoruros.
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 AGENTES ACOMPLEJANTES O LIGANDOS
 FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación
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 TIPOS DE LIGANDOS
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 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC
EJEMPLOS
CoCl(NH3 )5  Cl2
catión
anión
pentaaminoclorocobalto (III)
ligandos: 5 NH3 ; 1 Cl¯;
átomo central: cobalto (III)
cloruro
cloruro de pentaminoclorocobalto(III)
K 4 Fe(CN)6 
potasio
hexacianoferrato(II)
ligandos: 6 CN¯ ; átomo central : Fe(II)
hexacianoferrato (II) de potasio
En los ejercicios que siguen además
de responder a las consignas,
indique el NC y dibuje la GM en
cada caso
1.- Indique el nombre de los
compuestos siguientes:
(a) [Cr Cl (H2O)5]Cl2;
(b) K [Ni (CN)4].
(c) [Mo Br3 (NH3)3] NO3;
(d) (NH4)2[Cu Br4].
2.-Escriba la fórmula de:
a) perclorato de
bis(etilendiamino)difluorocobalto(III).
b) diacuodioxalatorutenato(III) de
sodio.
c) tetrayodomercurato(II) de
bis(etilendiamino) cinc(II)
Fórmula
NC
N° oxidación del Ejercicio 3: Nombre
Mn+
+II
Tetraclorocadmiato (II) de sodio
Na2[CdCl4]
4
K2[MoCl4O]
5
+IV
[CoCl2(NH3)4]Cl
6
+III
[Ni(CN)5]3-
5
+II
K3[V(C2O4)3]
6
+III
[Zn(en)2]Br2
4
+II
Tetraclorooxomolibdato(IV) de
potasio
Cloruro de
tetraaminodiclorocobalto(III)
Ion pentaciano niquelato (II)
Tris[trioxalatovanadato(III)] de
potasio
Bromuro de bis[etilendiaminozinc (II)]
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 FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación
 CARGA, NÚMERO DE COORDINACIÓN Y GEOMETRÍA
 TIPOS DE LIGANDOS
 REGLAS DE FORMULACION Y NOMENCLATURA
 ISOMERIA
 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC
 ISOMERIA
(I)Isómeros de esfera de
coordinación
[Cr(H2O)6]Cl3 : de color violeta
[CrCl (H2O)5]Cl2·H2O: de color verde
[CrCl2 (H2O)4]Cl·2H2O: también de
color verde
(II)
Isómeros de enlace
(1)
(2)
[Co NO2 (NH3)5]2+
(1) Ion pentaaminonitrocobalto(III)
(2) Ion pentaaminonitritocobalto(III)
(III) Isómeros geométricos
[PtCl2 (NH3)2]
(a) cis [diaminodicloroplatino(II)]
(b) trans [diaminodicloroplatino(II)]
[CoCl2 (NH3)4]+
(a) cis [tetraaminodiclorocobalto(III)]
(b) trans [tetraaminodiclorocobalto(III)]
(IV) Isómeros ópticos
[Co(en)3]3+: ion [tris(etilendiamino)cobalto(III)]
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 ISOMERIA
 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC
 COLOR
En general, el color de un complejo depende del
metal especifico, su estado de oxidación y los
ligandos unidos al metal.
Una subcapa d parcialmente llena en el metal es
necesaria para que un complejo muestre color.
Los iones que tienen subcapas d totalmente vacías
(como el Al3+ y Ti4+) o subcapas d completamente
llenas (como el Zn2+, 3d10) son por lo general
incoloros.
Por lo tanto un objeto tiene un color específico por
una de dos razones:
(1) refleja o transmite luz de ese color;
(2) absorbe luz del color complementario.
 MAGNETISMO
Configuración electrónica del ion Co(III):3d 6
Es posible determinar el número de
electrones no apareados por ion metálico con
base en el grado de paramagnetismo.
Ejemplo: analizar el magnetismo de los iones
metálicos en: a)[Co(NH3)6]3+ y b) [CoF6]3-
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 COLOR Y MAGNETISMO
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN: TEV Y TCC
 ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE
COORDINACIÓN
Tassaert en 1798 quien obtuvo el cloruro de hexaaminocobalto(III)
Co(NH3 )6  Cl3
La primera teoría que explicó la existencia de este tipo de
compuestos fue Alfredo Werner en 1893.
En la actualidad se emplean tres teorías para describir las
naturaleza del enlace en los complejos metálicos:
1.- La teoría del enlace de valencia (TEV)
2.- La teoría electrostática del campo cristalino (TCC)
3.- La teoría de los orbitales moleculares (TOM)
En este curso se hará una breve discusión sobre la
TEV y se desarrollará con más detalles la TCC.
 TEORIA DEL ENLACE DE
VALENCIA (TEV)
La teoría de los enlaces de valencia fue
desarrollada por el profesor Linus Pauling.
La TEV tiene las siguientes aplicaciones:
Es aplicable para elementos metálicos con
orbitales d ocupados y algunas excepciones
como el Al
Permite determinar la GM y las propiedades
magnéticas.
TEORIA ELECTROSTÁTICA DEL CAMPO
CRISTALINO (TCC)
Principales supuestos de la TCC
• Un compuesto de coordinación es estable debido a
la interacción electrostática entre el átomo o ion
central (AC) y los ligandos (iones o dipolos)
• Se tiene en cuenta la estructura electrónica
detallada del AC, pero los ligandos se consideran
como fuentes “sin estructura” de un campo
electrostático
• La estructura y las propiedades del sistema se
describen a través de la mecánica cuántica
• Atomo
e iones aislados: tienen los cinco
orbitales con igual energía
(degenerados)
• Rodeado de otras especies (ligandos)
ocurre una interacción con el átomo o
ion central produciendo un cambio en la
energía de los niveles.
• Consecuencia: ruptura de la
degeneración de los orbitales d y
separación en dos grupos de orbitales
con diferentes energías.
Ejemplo:
en un complejo octaédrico la
orientación de los orbitales d
quedarán dirigidos algunos hacia los
ligandos (mayor energía) y otros
entre los ligandos (menor energía)
La alteración de los niveles de
energía dependerá de la geometría
del complejo, será diferente para
un complejo octaédrico que para uno
tetraédrico.
 La colocación de los electrones y la energía
de estabilización de campo cristalino
Situaciones de alto y bajo espín: balance entre la energía
de apareamiento (Es) y la separación de campo cristalino
o
Es < o
Es > o
 EJEMPLOS DE CONFIGURACIONES
ELECTRÓNICAS en complejos octaédricos
Para las configuraciones del AC d4, d5, d6 y d7
Hay dos estados posibles: de spin alto y de spin
bajo, según la fuerza del ligando
4.- Para los iones complejos: a) [Fe(CN)6]3- y
b) [Fe(H2O)6]3+ aplique la TCC e indique:
i) tipo de ligando; ii) distribución de los electrones d
del ion Fe3+; iii) relación energía de desdoblamiento
del campo cristalino o y energía de apareamiento de
spines Es; iv) tipo de spin.