¿Qué característica estructural de los ligantes favorece una mayor estabilidaden los complejos?Antecedentes:Existe una amplia clase de sustancias, llamadas compuestos de adición, en lasque dos o más compuestos, capaces de existir independientemente, se unenentre sí en proporciones estequiométricas definidas. Si el compuesto de adiciónse descompone en sus iones componentes al ingresar en un medio acuoso, sedenominansales dobles, por ejemplo: la Carnalita KCl.MgCl2.6H2O seencuentran K+, Cl- y Mg2+ ; sin embargo en el caso del Ferrocianuro dePotasio Fe(CN)2.4KCN, se esperaría encontrar Fe2+ , CN- y K+ pero se hayanpruebas evidentes de una entidad más compleja que responde a la formula[Fe(CN)6]4-. Las sustancias de este tipo son llamados compuestoscomplejos ode coordinación.La presencia de un grupo o un ión complejo puede detectarse por una serievariada de procedimientos, aprovechando propiedades tales como color,actividad óptica, absorción, solubilidad, potencial de reducción y otraspropiedades análogas.Una de las propiedades más importantes es la estabilidad termodinámica conrespecto a su disociación en un ambiente determinado, la cual estácaracterizada por laconstante de inestabilidaddel complejo.Esta constante depende de: la temperatura, la naturaleza del disolvente, lanaturaleza del ión metálico y de la naturaleza y número de los ligantes.Ligantes y complejos de coordinaciónUn complejo es una especie formada por un átomo o ión central (metal) ynligantes que tienen existencia química significativa y que se forma a través deuna reacción química que puede ocurrir en condiciones significativas (encondiciones de trabajo de laboratorio). Es condición indispensable que elligante sea una base de Lewis (que tenga un par disponible de electrones) Losligantes que se unen al metal mediante un solo sitio se llamanmonodentadosylos que se unen por más de un sitio a la vez reciben el nombre depolidentados. Los complejos formados por un ión metalico y ligantespolidentados reciben el nombre de quelatos. El número de coordinación de unión metálico en un complejo es el número de sitios a los que se coordina y nocoincide necesariamente con el número de ligantes.

Forma dos series de tres tubos de ensaye cada una. Para las dos, a uno de los tubos añade 2 mL de disolución de Co(NO3)2, a otro 2 mL de disolución de Cu(NO3)2 y al restante 2 mL de disolución de Zn(NO3)2.A los tubos de una de las series adiciónales 4 mL de disolución de formiato de sodio. Anota tus observaciones en la tabla 1. Agrega ahora 2 mL de disolución de oxalato de potasio a los tubos de la otra serie. Registra lo que observes en la tabla 1.

Tabla 1. Observaciones de la interacción de aniones formiato y oxalato con los cationes Co2+, Cu2+ y Zn2+.Ligante adicionado FormiatoCationes Co2+ Cu2+ Zn2+Color inicial Rosa translúcido Azul translúcido IncoloroCambio observado al agregar el ligante Rosa translúcido Azul translúcido IncoloroLigante adicionado OxalatoCationes Co2+ Cu2+ Zn2+Color inicial Rosa translúcido Azul translúcido IncoloroCambio observado al agregar el ligante Rosa turbio /precipitado Azul turbio / precipitado Poco de turbidez

a) Tomando en cuenta las estructuras de los ligantes y que se añadió

un volumen doble de formiato que de oxalato, dibuja la fórmula desarrollada del producto esperado en cada caso

[Co(HCOO)2]Co2+ + Formiato

[Cu(HCOO)2]Cu2+ + Formiato

[Zn(HCOO)2]Zn2+ + Formiato

[Co(C2O4)]Co2+ + Oxalato

[Cu(C2O4)]Cu2+ + Oxalato [Zn(C2O4)]Zn2+ + Oxalato

b) ¿Cómo puedes explicar los resultados tan distintos que se pudieron observar al agregar ya fuera formiato u oxalato? ___Que el oxalato es más estable que el formiato y es más fácil que se desprendan los cationes.___

Experimento 2

Figura 2. Estructuras de los ligantes etilendiamina, propilamina y H2salen.

Toma cuatro tubos de ensaye y coloca en cada uno 2 mL de disolución de Ni(NO3)2. Determina el pH de esta disolución y de las de los ligantes. Posteriormente, lleva a cabo las reacciones indicadas en la tabla 2 y completa ésta.

Tabla 2. Reacciones de Ni2+ con diversos ligantes.Tubo Reacción pH del ligante pH de la mezcla Observaciones1 2 mL de Ni2+ + 8 mL de propilamina 9 9 Precipitó2 2 mL de Ni2+ + 4 mL de etilendiamina 10 8 No hubo cambio3 2 mL de Ni2+ + 2 mL de H2salen 5 4 Precipitó4 2 mL de Ni2+ + gotas de NaOH 11 9 Precipitó

a) ¿Qué producto se formó en el tubo 4

(al que añadió NaOH)? ___[Ni(OH)2]___b) El compuesto obtenido en el tubo 4 es igual al que se generó en uno de los tres primeros. ¿A cuál de ellos y por qué? ___No, porque en los demás se forma un ligante y en el tubo 4 se forma un compuesto.___c) Considerando que las disoluciones de Ni2+ y de todos los ligantes tienen la misma molaridad, escribe las ecuaciones de las reacciones que se efectuaron, con los coeficientes estequimétricos que correspondan. 

[Ni(propilamina)3]2+Ni2+ + propilamina

Propilamina niquelato (II) [Ni(etilendiamina)3]2+Ni2+ + etilendiamina

Etilendiamina niquelato (II)

[Ni(salen)]Ni2+ + H2salen

Niquelato de salen [Zn(OH)4]2- Tretrahidroxozinicato II2Ni2+ + 4OH-

d) ¿Cómo puedes explicar los distintos valores de pH obtenidos? ___Que unos son ligantes básicos y otros ácidos.___

Conclusión

En esta práctica aprendí lo que es un compuesto de coordinación. Me di cuenta que para que tengan mayor estabilidad los compuestos, cuando reaccionan el ligante con el ion se forma un anillo (normalmente), si este anillo está formado por cinco o seis elementos tendrá mayor estabilidad que los que tienen menos. Estos compuestos se forman de un ácido (metal) y base de Lewis (ligante). También comprendí la nomenclatura de estos compuestos, dependiendo de cómo se forme el compuesto tendrá el nombre. Además que dependiendo de la configuración electrónica de los elementos metálicos, sabremos el color; esto debido a la longitud de onda correspondiente que se forma cuando aplicamos la teoría de orbitales moleculares.

Esta práctica pude entender de una forma más clara como se forman los complejos de coordinación, cuando es un complejo monodentado, bidentado o polidentado dependiendo de cuantos pares de electrones vaya a donar, un complejo se forma de un ligante que se comporta como una base de Lewis y un ion ión metálico que se comporta como un ácido de Lewis. Con la práctica y con la teoría para explicarla, analice que para q haya más estabilidad en un complejo de coordinación depende de cómo sea su estructura, si se forma un anillo por cinco o más elementos tendrá mayor estabilidad que uno que se forme por cuatro o menos elementos, otra cosa que aprendí es que el metal es el que le va a dar el color al complejo, dependiendo de cuál sea el color del metal, será el color del complejo, y los metales adquieren su color dependiendo de su configuración electrónica.

Estabilidad de los compuestos de coordinación

INTRODUCCION.

En este texto podemos encontrar muchos y variados ejemplos sobre como la

estabilidad química de un compuesto de coordinación depende de multiples

factores como el tamaño del electrón metálico, o la serie a la que pertenezcan.

También se incluyen varias tablas sobre las energías y otros datos necesarios

para la comprencion de lo que aquí se quiere dar a entender.

Podemos observar de igual manera que no es un texto muy complicado ya que

se explica con conceptos básicos vistos en clases.

Cuando se habla sobre la estabilidad de los compuestos de coordinación

(complejos metálicos) puede haber dos interpretaciones, la estabilidad

termodinámica o cinética que se refiere al cambio en la energía al pasar de

reactivos a los productos, es decir, ΔG para la reacción. 

La Estabilidad termodinámica a menudo se refiere a los energéticos y

constantes de equilibrio asociados a la reacción de un ion metálico unido con

algún otro ligando

(Excepto agua).

La estabilidad cinética se refiere a la reactividad y rapidez de formación y unión

del ligando en general. La sustitución se produce muy rápidamente en algunos

los casos y muy lentamente en otros. 

Las constantes de

equilibrio se define como constantes de formación o constantes de estabilidad.

Los de la reacción inversa es la inestabilidad o la disociación

constantes. Puede haber alguna confusión debido a que en ciertas áreas de la

química

y la biología el término "estabilidad permanente" en realidad se define como la

constante de disociación.

La estabilidad del complejo de un ion metálico con un ligando bidentado como

etilendiamina (en) es siempre mucho mayor que el complejo del mismo ión

con dos ligandos monodentados por su capacidad de ser donadores mas

fuertes.

Esta mayor estabilidad de los complejos de quelato que se denomina el efecto

quelato.

Su origen se encuentra principalmente en las diferencias de entropía entre

quelato y no quelato-reacciones complejas.

Existen dos mecanismos para limitar las reacciones de sustitución de la

coordinación

complejos, asociativo, que corresponde a la reacción SN2 en la química

orgánica,

y disociativos, que corresponde a la reacción SN1 en la química orgánica. El

Ligando

de cambio es una categoría de reacción de sustitución.

Los Procesos asociativos son más probables para iones metálicos grandes

que para los más pequeños para que sean más importantes al principio

de una serie de transición y miembros más pesados de una familia.

Un aumento en el estado de oxidación del metal reduce la tasa de cambio

aunque hay excepciones, y la tasa de cambio de Ti (III) aparece muy grande en

comparación con los otros iones trivalentes (e incluso algunos iones

divalentes). La razón de esto es que

existe un alto grado de carácter asociativo a las reacciones de los 

elementos más grandes en una serie de transición y la energía de activación de

estas reacciones se relaciona directamente con la ocupación de los orbitales

t2g. Ti (III) tiene un solo electrón t2g y V (III) sólo dos, mientras que V (II) tiene

tres electrones t2g.

El hecho de que el intercambio de agua se produce más rápidamente en el

[Rh (NH3)5OH2] 3 + es que al Co (III) se le atribuye un cambio en el

mecanismo

más complejo de rodio. Hay dos razones para esto. En primer lugar, el más

pequeño

Co3 + ion (0,53 a) sólo puede reaccionar por un proceso disociativo, mientras

que elorbital t2g de los de iones más grandes de rodio (0,67 a, Ir = 3 + 0.73 a)

grupo. También aumentara la fuerza de adhesión cuando se tiene un metal

pesado, de modo que los procesos disociativos son necesariamente más

lentos.

(3) La sustitución e intercambio

de l V (II) es mucho más lenta en relación con los otros de la primera serie, los

elementos divalentes también se relacionan con la ausencia de electrones. 

En el modelo de campo de cristal la presencia de electrones por ejemplo,

significa que hay un aumento de electrones de repulsiones de los pares de

electrones del ligando y por lo tanto más y más débil. 

En el modelo de orbitales moleculares son los orbitales antienlazantes por

ejemplo, con respecto a la interacción metal-ligando y la presencia de los

electrones en estos orbitales reduce el orden de enlace para la interacción

metal-ligando.

Conclusión

Después de haber leído el artículo podemos darnos cuenta de los múltiples

factores que afectan la reacción, la estabilidad y probabilidad de formación de

los complejos, así como podemos entender y conocer mejor algunos conceptos

vistos durante las clases. 

Tomando en cuenta lo leído llegamos a la conclusión de que un complejo se

formara si su constante de formación es grande, si el radio atómico es grande

entonces el complejo se formara con mayor rapidez, también el estado de

oxidación del metal es un factor importante debido a que de este depende las

fuerzas de atracción o repulsión para la mejor formación de un complejo.