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− −