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Complejos
: átomo o ión metálico central rodeado de ligandos. Molécula
formada por un ácido y una base de Lewis.
-^
Atomo central
: Elemeto del bloque d. Tiene orbitales libres donde alojar
pares de electrones (orbitales d). Ácido de Lewis.
-^
Ligandos
:^
pueden
ser
iones
negativos
(monoatómicos,
poliatómicos)
o
moléculas
neutras
polares.
Presentan
pares
de
electrones
sin
compartir
(solitarios). Son Bases de Lewis. La unión de los ligandos al metal se realizamediante
enlaces
covalentes
coordinados
(el
ligando
aporta
el
par
de
electrones de enlace).^ –
Ligados monodentados
: utilizan un par de electrones para unirse al
átomo o ión metálico central.
-^
Ligandos polidentados
: son capaces de ceder más de un único par de
electrones desde átomos diferentes del ligando y a diferentes lugares enla estructura géométrica del complejo. La molécula etilendiamina (en)puede ceder dos pares de electrones, uno de cada átomo de N; puestoque se une al metal central en dos posiciones, se denomina ligandobidentado.
COMPUESTOS DE COORDINACIÓN
LIGANDOS MONODENTADOS
Pueden ser aniónicos monoatómicos (iones haluro), aniones poliatómicos como el ionhidróxido, moléculas sencillas como el amoníaco (llamado amin cuando es un ligando), ymoléculas complejas como la metilamina.
Etilen Diamina
(en)
Observe el anillo de cinco miembros (pentágonos) formado por átomos Pt, N, y C.Cuando un ligando polidentado se enlaza a un ión metálico se forma un anillo,normalmente de cinco o seis miembros; este complejo se denomina quelato y elligando polidentado se denomina agente quelante.
Ligandos Bidentados
1.
En las fórmulas de los compuestos de coordinación van primerolos cationes, y después los aniones, aunque en los nombresprimero se nombra el anión,
como se hace en los compuestos
iónicos sencillos: cloruro de sodio, NaCl
2.
Los aniones que actúan como ligandos se nombran utilizando laterminación o. Normalmente, las terminaciones uro cambian ao, las terminaciones ito y ato no cambian.
3.
Las moléculas neutras que actúan como ligandos generalmenteno modifican su nombre.
Por ejemplo, el nombre etilendiamina
se utiliza tanto para la molécula libre como para el ligando.Acuo,
amin,
carbonilo
y^
nitrosilo
son
las
principales
excepciones.
NOMENCLATURA
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¿Cuál es la fórmula del compuesto cloruro de pentaacuoclorocromo (III)?^ – Atomo central: Cr
; ligandos: 5H
O y Cl 2
[Cr Cl (H
O) 2
+2 ] 5
. El ión
complejo lleva una carga neta de +2, son necesarios dos Cl
-^
para
neutralizar la carga. La fórmula del compuesto es: [Cr Cl (H
O) 2
]Cl 5
-^
¿Cuál es la fórmula del compuesto Hexacloroplatinato(IV) de calcio?^ – Atomo central: Pt
; ligandos: 6Cl
-2] (^6)
. La terminación –ato nos
indica que el complejo es aniónico (carga negativa); lleva una carganeta de -2; es necesario un Ca
para neutralizar la carga. La fórmula
del compuesto es: Ca[Pt (Cl)
]. 6
-^
¿Cuál es el nombre del complejo [Co Cl
(NH3) 3
]? 3
- El compuesto está formado por tres moléculas de amoníaco y
tres
iones cloruro unidos a un ion Co
central; es eléctricamente neutro. Se
nombran primero
los ligandos por orden alfabético y por último el
átomo central indicando, entre paréntesis, el número de oxidación. Elnombre de este complejo neutro es:
triamintriclorocobalto (III)
Ejemplos:
El enlace en los iones complejos. Teoría del Campo Cristalino (TCC)
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Justifica los colores y las propiedades magnéticas de los iones complejos.
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La Teoría Electrostática del Campo cristalino considera el enlace de un ion complejo como una atracción electrostáticaentre el núcleo del ión metálico central con carga positiva y los electrones de los ligandos.
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Se producen repulsiones entre los electrones de los ligandos y los electrones del ion central. En particular, la TCC secentra en las repulsiones entre los electrones de los ligandos y los electrones
d^
del ion central.
•^
Los cinco orbitales d tienen la misma energía en un átomo o ion aislado, pero se diferencian en sus orientacionesespaciales. Uno de ellos, el dz
2 , está dirigido a lo largo del eje Z, y otro, dx
2 -y
2 , tiene los lóbulos en la dirección de los
ejes x e y. Los tres restantes tienen los lóbulos extendidos en los planos bisectrices de los ejes que los nombran.
-^
En presencia de los ligandos, debido a las repulsiones entre los electrones de los ligandos y los electrones
d , los niveles
de energía de los orbitales
d^
del ion metálico central aumentan. Sin embargo, no todos aumentan en la mima medida.
•^
La desaparición de la degeneración de los orbitales d por el campo tiene importantes consecuencias en lasconfiguraciones electrónicas de los iones de los metales de transición que tienen entre 4 y 7 electrones d.
-^
Ejemplo
: considere el ión metálico de transición Cr
2+^
con una configuraciión d
4.^
De acuerdo con el principio de
construcción de Aufbau y según la Regla de Hund los primeros tres electrones se situarán en los tres orbitales d demenor energía y desapareados; pero ¿qué pasa con el cuarto electrón? Hay dos posibilidades:^ Cr (Z=24): 1s
2 2s
26 p
3s
26 p^
(^4) d 4s
2
Cr
2+^ : 1s
2 2s
26 p^
3s
26 p^
(^4) d
Según el método
Aufbau
el cuarto electrón debe emparejarse con
uno de los tres electrones que ya se encuentran en los orbitalesdxy, dxz y dyz. La colocación del cuarto electrón en el nivel másbajo aporta una estabilidad extra al complejo, pero parte de esaestabilidad se pierde porque se necesita energía, denominada energía de
apareamiento
(P)
, para obligar al electrón a colocarse
en un orbital ya ocupado por otro electrón.
d^ xy
d^ xz
d^ yz
d^ z
d^ x
2 -y
a)
d^ xy
d^ xz
d^ yz
d^ z
d^ x
2 -y
b)
Otra alternativa sería asignar el electrón al orbital dx
2 -y
2 o dz
evitando así la energía de emparejamiento. La colocación delcuarto
electrón
en
el
nivel
superior
requiere
energía
y
se
compensa
la estabilidad extra que se adquiere al colocar los tres
primeros electrones en el nivel más bajo.
APAREAR O NO APAREAR, ESA ES LA CUESTIÓN
Si^
Δ^ > P, se obtiene una mayor estabilidad si el cuarto electrón se empareja con uno de losdel
nivel
más
bajo.
Esta
situación
corresponde al número mínimo de electronesdesapareados y se indica como
situación de
Bajo espin o Campo fuerte.
Δ^
< P
Campo débil - Alto espín
Tanto si el cuarto electrón se sitúa en el nivel más bajo y se empareja, como si se sitúa en el nivelmás alto con el mismo espin que los tres primeros, todo dependerá de la magnitud
(energía de
desdoblamiento). Dos posibilidades:
d^ xy
d^ xz
d^ yz
d^ z
d^ x
2 -y
d^ xy
d^ xz
d^ yz
d^ z
d^ x
2 -y
Δ Si^
Δ^
<^
P,^
se^
obtiene
una
mayor
estabilidad
manteniendo
los
electrones
desapareados. Esta situación correspondeal^
número
máximo
de^
electrones
desapareados y se indica como de Altoespin o Campo débil.
Δ^
> P
Campo fuerte - Bajo espín
¿Los dos grupos de orbitales se desdoblan igualmente con respecto a la energía media de los orbitales d?
La respuesta es
NO
. Si consideramos un ion d
10 como el Zn
2+^ en un campo octaédrico, la desestabilización debida a los
cuatro electrones en los orbitales dx
2 -y
2 y dz
2 debe compensarse con la estabilización ganada por los seis electrones
situados en los tres orbitales d
, dxy
y dxz
.yz
Si llamamos E
a la energía de los 1
tres orbitales d inferiores
y E
a la energía de los 2
dos orbitales d superiores
, se debe
cumplir:
6 · E
+ 4 · E 1
Es decir, la energía ganada es igual a la energía perdida.Además, la diferencia de energía entre los orbitales es
E^2
–E
Despejando se obtiene,
E^1
Δ^
y^
E^2
Se deduce que la energía neta de esta configuración (campo octaédrico), en relación con la energía mediade los orbitales, es
E = -0,4 · n e
-^ ·
+ 0,6 · n e
-^ ·^
Δ^
+ P · nº emparejamientos
Esta es la denominada energía de estabilización del campo cristalino
ENERGIA DE ESTABILIZACION
DEL CAMPO CRISTALINO
• La EECC se define como el descenso de
energía en relación al estado nodesdoblado, de un compuesto decoordinación originado por eldesdoblamiento de los orbitales d delmetal debido a un campo de ligandos
