Compuestos de coordinación

Compuestos de coordinación:
Nomenclatura y Formulación de los compuestos.
Estructura y teorías de enlace.
Equilibrios de iones complejos. Ejemplos.
Definiciones
• Un
átomo de metal central
enlazado a un grupo de
moléculas o iones es un
complejo metálico
• Si el complejo tiene carga
es un ión complejo
•Los compuestos que
contienen complejos son
Compuestos de coordinación
Estructura de los complejos
• Las moléculas o iones que se coordinan
con el metal son: ligandos.
• Los ligandos son normalmente aniones o
moléculas neutras.
H
N
H
H
M
Nomenclatura y Formulación de los compuestos de
coordinación
1.
Los compuestos complejos pueden ser neutros o formar iones
positivos o negativos. Estos iones se pueden unir a otros aniones o
cationes para dar sales.. El ión complejo se encierra entre
corchetes.
2.
Para nombrar los compuestos complejos se nombran los aniones en
primer lugar y a continuación los cationes.
3.
Al nombrar los ligandos se nombran primero los aniónicos, luego
los neutros y por último los catiónicos. El nombre de cada ligando
va precedido de un prefijo numeral: di = 2, tri = 3, etc., que
especifica el número de ligandos de cada clase. Cuando es
necesario indicar el número de grupos de compuestos de átomos, o
cuando el ligando contiene ya los prefijos anteriores se emplean
los prefijos bis, tris, tetrakis, pentakis, etc., y se encierra entre
paréntesis el nombre del grupo. Dentro de cada grupo (aniónicos,
neutros y catiónicos) los ligandos se citan por orden alfabético,
sin tener en cuenta en esta ordenación los prefijos numerales.
Nomenclatura y Formulación de los compuestos de
coordinación
4.
5.
6.
7.
Si el complejo es neutro o catiónico, el nombre del átomo central
no se modifica. Si el complejo es un anión, el nombre del átomo
central termina en ato.
El número de oxidación del átomo central se indica en último lugar
mediante la notación de Stock.
Si el complejo es un catión se antepone al nombre del complejo el
término ión o catión.
Los nombres de los ligandos aniónicos terminan en o y son los
mismos que tienen como grupos aislados: H- hidruro, S2O32tiosulfato, SCN- tiocianato, etc.
8. Los nombres de los ligandos neutros, habitualmente no cambian,
pero hay excepciones: H2O (aquo), NH3 (amino), CO (carbonil), NO
(nitrosil).
Nomenclatura y Formulación de los compuestos de
coordinación
Nombre de algunos ligandos aniónicos
F-
fluoro
Cl-
cloro
Br-
bromo
I-
Yodo
S2-
tio
HS-
mercapto
CN-
ciano
NH2-
amido
NO2-
nitro
Formulación de los compuestos de coordinación
•
En las fórmula primero se escribe el catión y después el anión.
Tanto el anión como el catión, o los dos, pueden ser compuesto
de coordinación.
•
La fórmula del ión o molécula complejos se encierra entre
corchetes. Se escribe primero el símbolo del ión o átomo central y
a continuación los ligandos en el siguiente orden:
1 º) Ligandos iónicos
2º) Ligandos neutros
•
El uso de la abreviaturas se utiliza con ciertas condiciones: en
minúsculas* y entre paréntesis
* Excepto radicales orgánicos, Me, Et, Pr, Bu, etc
Ejemplos
[Co(NH3)4(H2O)CN]Cl2
cloruro de cianoacuotetraamincobalto(III)
Na2[MoOCl4]
tetraclorooxomolibdato (IV) de sodio
Na[Al(OH)4]
tetrahidroxoaluminato (III) de sodio
Ejercicio de práctica
Indique el nombre de los compuestos siguientes:
(a)[Mo(NH3)3Br3]NO3
(b)(NH4)2[CuBr4]
Respuestas: (a) nitrato de triamintribromolibdeno(IV)
(b) tetrabromocuprato(II) de amonio
Estructura de los complejos: Enlace metalligando
• Se puede denominar enlace covalente coordinado.
• Se forma entre un ácido de Lewis y una base de
Lewis.
• Los ligandos (bases de Lewis – donadores de
electrones) tienen electrones no enlazados.
• El metal (ácido de Lewis – aceptores de
electrones ) tienen orbitales vacíos
Definición del número de coordinación
El átomo del ligando que
suministra los
electrones en el enlace
metal-ligando es el
átomo donador.
• El número de enlaces
entre el ión central y los
ligandos es el número de
coordinación.
[Fe(NH3)6 ] Cl2
• Esfera de coordinación: formada por el ión
central y los ligandos.
Hay 6 moléculas de NH3 en la esfera de
coordinación del Fe2+
• Número de coordinación: número de
enlaces entre el catión central y los
ligandos que rodean al ión metálico (seis en
el caso del Fe2+)
Nombre de otros compuestos complejos
Número de coordinación: geometría
Número de coordinación 2
lineal
Número de
coordinación 4
tetraédrica
Número de
coordinación 6
plano cuadrada
octaédrica
Los tres tipos más habituales de
estructuras de complejos
Octaédrico
Tetraédrico
Plano cuadrado
Ligandos polidentados
Algunos ligandos tienen
dos o más atomos dadores:
ligandos polidentados o
agentes quelantes.
Ejemplo: etilendiamina (en)
NH2 CH2CH2NH2,
Cada N es un átomo
donador: ligando bidentado
Ligandos polidentados
Ión etilendiaminotetraacetato (EDTA)
con 6 átomos donadores
Ejemplo de complejos polidentados
El ácido Etilendiaminotetracético (H4Y, AEDT o EDTA),
constituye el ejemplo mas relevante por su amplia utilidad en
análisis químico y en el tratamiento de suelos, como agente
enmascarante, preparación de abonos (quelatos).
Pertenece a la familia de los ácidos poliaminocarboxílicos
(complexonas)
Sal sódica del ácido etilendiamin tetracético
Na2C10H14N2O8
Agentes quelantes en la naturaleza
• Los agentes quelantes forman complejos más
estables que lo ligandos monodentados
• Ejemplo: porfirinas,
complejos que contienen
porfina. Biomoléculas
importantes como la
hemoglobina y la clorofila
son porfirinas
Hemoglobina
Vitamina B12
Equilibrios de formación de complejos
Con ligandos monodentados, la reacción suele ocurrir en
etapas:
[
]
ML
M + L
ML
Kf 1=
Constantes
[M][L ]
de
[ML 2 ]
formación
=
Kf 2
ML + L
ML2
sucesivas
[ML ][L ]
M L2+ L
ML3
Kf 3
[ML ]
=
[ML ][L ]
3
2
M Ln-1+ L
MLn
Kf n
[ML ]
=
[ML ][L ]
n
n-1
L = CN -, Cl-
Se disuelven 0,10 mol de AgNO3 en 1,00 L de NH3(ac) 1,00 M. ¿Cuánto
vale la concentración molar del [Ag(NH3)2]+ formado? ¿y la de Ag+ en la
disolución resultante?
Ag
+
(ac) + 2NH3 (ac) Molaridades
Iniciales
Cambios
Equilibrio
+
[ Ag ]
+
[ Ag( NH3 )2 ]
[ NH3 ]
1,00
0,10
−x
−2x
0,10 − x 1,00 − 2x
(ac)
K f ,298 = 1,6 ×107
⎡⎣[ Ag ( NH3 )2 ]+ ⎤⎦
0
x
x
Como K es muy grande, es equilibrio está muy desplazado a la derecha y podemos suponer que el valor de
x será tal que la concentración del reactivo limitante sea 0 con dos cifras decimales, o sea:
x 0,10
⎡⎣[ Ag ( NH3 )2 ]+ ⎤⎦ = 0,10 M
⎡⎣[ Ag ( NH3 )2 ]+ ⎤⎦
êq
= Kf
2
+
[ Ag ]eq [ NH3 ]eq
[ NH3 ] = 1,00 − 2 × 0,10 = 0,80 M
⎡⎣[ Ag ( NH3 )2 ]+ ⎤⎦
0,10
−9
eq
+
=
=
×
M
9,8
10
[ Ag ]eq =
7
2
2
1,6 ×10 ⋅ 0,80
K f [ NH3 ]eq
Se mezclan 2,0 mL de FeCl3(ac) 0,010M con 2,0 mL de NH4SCN(ac)
0,010 M y agua hasta formar 9,0 mL de disolución. ¿Cuánto vale la
concentración molar del [Fe(SCN)6]3- formado? ¿Y la de Fe3+ y de SCNen la disolución resultante?
Fe3+ (ac) + 6 SCN − (ac) [Fe(SCN )6 ]3− (ac)
Amarillo pálido
rojo intenso
FeCl3 → Fe3+ + 3 Cl −
Molaridades
Iniciales
Cambios
Equilibrio
3+
[Fe ]
K f ,298 = 9,7 ×1041
NH4 SCN → NH 4+ + SCN −
−
[SCN ]
0,0022
0,0022
−x
−6x
0,0022 − x 0,0022 − 6x
0,010
⎡⎣[Fe(SCN )6 ]3− ⎤⎦
2,0
= 0,0022
9,0
0
x
x
Como K es muy grande, es equilibrio está muy desplazado a la derecha y podemos suponer que el valor de
x será tal que la concentración del reactivo limitante sea 0 con cuatro cifras decimales, o sea:
x
⎡⎣[Fe(SCN )6 ]3− ⎤⎦ = 0,00037 M
3+
[Fe ] = 0,0022 − 0,00037 = 0,0018 M
0,0022
= 0,00037
6
1/6
⎛ ⎡[Fe(SCN )6 ] ⎤ ⎞
⎦ ⎟ = 7,7 ×10−8 M
[SCN ] = ⎜ ⎣
⎜ [Fe3+ ] K f
⎟
⎝
⎠
3−
−