121977934.UNIDAD XICompuestosdeCoordinacion2014

7/25/2019 121977934.UNIDAD XICompuestosdeCoordinacion2014

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UNIDAD XI:

COMPUESTOS DE

COORDINACIÓN

INTRODUCCIÓN A LA

QUÍMICA BIOINORGÁNICACARRERAS: Bioquímica

-

Licenciatura en Ciencias Químicas

Profesorado en Ciencias Químicas y del Ambiente



UNIDAD XI : COMPUESTOS DECOORDINACION. Nomenclatura. El enlace decoordinación. Teoría del enlace de valencia.Teoría del campo cristalino. Isomería

geométrica y óptica. Consideracionesgenerales. Configuración electrónica; estadosde oxidación; color; propiedades magnéticas.INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICABIOINORGÁNICA. Propiedades de los ionesmetálicos y de sus ligandos en los sistemasbiológicos.



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/Interamericanade 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) I ntroducción 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 I norgánica Descriptiva . Prentice-

Hall.

• Gutierrez Ríos, E.( 2003). Química I norgánica .Editorial Reverté S.A..

• Shriver, D.F.; Atkins P.W.; Langford C.H. (1998) “Química I norgánica ”

.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

http://joseluismesarueda.com/



http://joseluismesarueda.com/



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 DECOORDINACIÓN: TEV Y TCC



ESTRUCTURACOMPLEJOS METÁLICOS O SENCILLAMENTE

COMPLEJOS:

Son especies como el ion [Ag(NH3)2]+

Conjunto de un ion metálico central unido a ungrupo 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




ESTRUCTURA




TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA

COLOR Y MAGNETISMO




AGENTES ACOMPLEJANTES OLIGANDOS

Son moléculas o iones que rodean el ionmetálico

Los ligandos son normalmente aniones omoléculas polares; además, tienen al menos

un par no compartido de electrones de

valencia.



Ejemplo de formación de un compuesto decoordinación

El ion Ag(I) actúa como ácido de Lewis (aceptores depares de electrones).Los ligandos tienen pares de electrones no compartidosactúan 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 rodeanal átomo central

esfera de coordinación




ESTRUCTURA

AGENTES ACOMPLEJANTES O LIGANDOS FÓRMULA QUÍMICA de un compuesto de coordinación


TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA

COLOR Y MAGNETISMO




FÓRMULA QUÍMICA de uncompuesto de coordinación

Catión – anión

1. [Cu(NH3)4]SO42. K[Ni(CN)4]3. [Zn(en)2][Hg I4 ]

Catión: metálico o ion complejoAnión: “común” o ion complejo




ESTRUCTURA



TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA

COLOR Y MAGNETISMO




CARGA, NÚMERO DE

COORDINACIÓN Y GEOMETRÍALa carga de un complejo es la suma de lascargas del metal central y de los ligandos quelo rodean.

NO3 ‾[Mo Br3 (NH3)3]+

+IV 3.(1-) 3. 0 =1+

[Mo Br3 (NH3)3] NO3



Factores que determinan el NC

• Tamaño relativo de metal y ligando•

Interacciones estéricas entreligandos• Estructura electrónica del átomo

central• Energías de enlace

D ll d l ió




ESTRUCTURA



TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA

COLOR Y MAGNETISMO




LIGANDOS: monodentados y polidentados



d d ó



EDTA

Centros de coordinación enligandos Polidentados o Quelatos

etilendiamino (en)



PORFIRINAS:

(I) Porfina (II)Metaloporfirinas

Ligandos macrocíclicos



En base al tipo de enlace que establecen conel átomo metálico:

1.- Ligandos que no tienen disponibles electrones π y

tampoco orbitales vacantes, de tal forma que se coordinansólo a través del enlace σ. Ejemplos son: NH3,RNH2(aminas), etc.

2.- Ligandos con dos o tres pares de electrones libres quepueden 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 sonlos 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.




ESTRUCTURA




TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA COLOR Y MAGNETISMO

ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE

COORDINACIÓN: TEV Y TCC



5 23CoCl(NH ) Cl

tión nión

pentaaminoclorocobalto (III)

ligandos: 5 NH3 ; 1 Cl ¯ ;

átomo central: cobalto (III)

cloruro

cloruro de pentaminoclorocobalto(III)

EJEMPLOS



4 6K Fe(CN)

potasio hexacianoferrato(II)

ligandos: 6 CN ¯ ; átomo central : Fe(II)

hexacianoferrato (II) de potasio

á



En los ejercicios que siguen ademásde responder a las consignas,

indique el NC y dibuje la GM encada caso

1.- Indique el nombre de loscompuestos 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 debis(etilendiamino)difluorocobalto(III).

b) diacuodioxalatorutenato(III) desodio.

c) tetrayodomercurato(II) debis(etilendiamino) cinc(II)



Fórmula NC N° oxidación del

Mn+

Ejercicio 3: Nombre

Na2[CdCl4] 4 +II Tetraclorocadmiato (II) de sodio

K2[MoCl4O] 5 +IV Tetraclorooxomolibdato(IV) de

potasio

[CoCl2(NH3)4]Cl 6 +III Cloruro de

tetraaminodiclorocobalto(III)

[Ni(CN)5]3- 5 +II Ion pentaciano niquelato (II)

K3[V(C2O4)3] 6 +III Tris[trioxalatovanadato(III)] de

potasio

[Zn(en)2]Br2 4 +II Bromuro de bis[etilendiaminozinc (II)]




ESTRUCTURA



TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA

COLOR Y MAGNETISMO




(I)I ó d f d



(I)Isómeros de esfera decoordinación

[Cr(H2O)6]Cl3 : de color violeta

[CrCl (H2O)5]Cl2·H2O: de color verde

[CrCl2 (H2O)4]Cl·2H2O: también de

color verde



(III) Isómeros geométricos

[PtCl2 (NH3)2]

(a) cis [diaminodicloroplatino(II)]

(b) trans [diaminodicloroplatino(II)]



(IV) I óm ó ti



(IV) Isómeros ópticos

[Co(en)3]3+: ion [tris(etilendiamino)cobalto(III)]





ESTRUCTURA



TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA

COLOR Y MAGNETISMO




COLOREn general, el color de un complejo depende delmetal especifico, su estado de oxidación y los

ligandos unidos al metal.Una subcapa d parcialmente llena en el metal esnecesaria para que un complejo muestre color.

Los iones que tienen subcapas d totalmente vacías(como el Al3+ y Ti4+) o subcapas d completamentellenas (como el Zn2+, 3d 10) son por lo generalincoloros.

Por lo tanto un objeto tiene un color específico poruna 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 deelectrones no apareados por ion metálico con

base en el grado de paramagnetismo.Ejemplo: analizar el magnetismo de los ionesmetálicos en: a)[Co(NH3)6]3+ y b) [CoF6]3-





ESTRUCTURA



TIPOS DE LIGANDOS


ISOMERIA

COLOR Y MAGNETISMO




ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DECOORDINACIÓN

Tassaert en 1798 quien obtuvo el cloruro de hexaaminocobalto(III)

3 6 3Co(NH ) Cl

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 lasnaturaleza 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 laTEV 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 conorbitales d ocupados y algunas excepciones

como el AlPermite determinar la GM y las propiedades

magnéticas.



TEORIA ELECTROST TICA DEL CAMPO



TEORIA ELECTROST TICA DEL CAMPOCRISTALINO (TCC)

Principales supuestos de la TCC

• Un compuesto de coordinación es estable debido ala interacción electrostática entre el átomo o ioncentral (AC) y los ligandos (iones o dipolos)

• Se tiene en cuenta la estructura electrónicadetallada del AC, pero los ligandos se considerancomo fuentes “sin estructura” de un campo

electrostático

• La estructura y las propiedades del sistema sedescriben a través de la mecánica cuántica



• Atomo e iones aislados: tienen los cincoorbitales con igual energía(degenerados) • Rodeado de otras especies (ligandos )ocurre una interacción con el átomo o

ion central produciendo un cambio en laenergía de los niveles.• Consecuencia: ruptura de la

degeneración de los orbitales d yseparación en dos grupos de orbitalescon diferentes energías.

Ejemplo:



Ejemplo:en un complejo octaédrico la

orientación de los orbitales dquedarán dirigidos algunos hacia losligandos (mayor energía) y otros

entre los ligandos (menor energía)La alteración de los niveles de

energía dependerá de la geometríadel complejo, será diferente paraun complejo octaédrico que para uno

tetraédrico



La colocación de los electrones y la energía



La colocación de los electrones y la energíade estabilización de campo cristalino

Situaciones de alto y bajo espín: balance entre la energíade apareamiento (Es) y la separación de campo cristalinoo

Es > oEs < o



EJEMPLOS DE CONFIGURACIONES



EJEMPLOS DE CONFIGURACIONESELECTRÓNICAS en complejos octaédricos

Para las configuraciones del AC d 4 , d 5 , d 6 y d 7 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- yb) [F (H O) ]3 li l TCC i di



p j yb) [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 despines Es; iv) tipo de spin.

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