Navegación:  6. SÍNTESIS DE COMPUESTOS INORGÁNICOS > 6.6. Complejos/Compuestos de Coordinación

 

INTRODUCCIÓN

  Un complejo o compuesto de coordinación es una especie química (neutra o iónica) constituida por un átomo central (generalmente un metal, M) unido a una serie de ligandos (L). El enlace entre el átomo central y los ligandos es un enlace covalente coordinado dónde el ligando aporta el par de electrones del enlace y el metal aporta orbitales vacíos de baja energía donde pueden alojarse los pares de electrones de los ligandos L:àM

  La teoría de Werner permitió explicar la “complejidad” de los primeros compuestos de coordinación obtenidos al considerar que los átomos de metales de transición presentan una capacidad de enlace doble: primaria, basada en su capacidad para ceder o compartir electrones de valencia, y secundaria, responsable de los enlaces con los átomos dadores de los ligandos.

  Las interacciones que existen entre átomo central y ligandos son del tipo ácido-base de Lewis, el átomo central es un aceptor de electrones (ácido Lewis) y los ligandos actúan como bases de Lewis, capaces de donar densidad electrónica.

  Los ligandos pueden ser monoatómicos (ej. Br-, F-…) o poliatómicos, en este caso es esencial saber a través de que átomo se coordinan al átomo central. Por ejemplo, las moléculas de NH3, H2O o CO pueden actuar como ligandos uniéndose al átomo metálico central por el par de electrones libres de los átomos de :N, :O y :C, respectivamente que pasarán a llamarse átomo dador o coordinador. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), defiende que, en la medida de lo posible, el átomo dador o coordinador se ponga a la izquierda, más cerca del átomo central que el resto de los átomos del ligando, por lo que, en el caso del ligando acuo o aquo, sería más correcto escribir OH2 en lugar de H2O.

  Los ligandos se pueden clasificar según su carga en aniónicos (ej. Cl-, I-, NO2-, CN-, SO42-…) y neutros (ej. NH3, OH2, CO). También se pueden clasificar en función del número de puntos de coordinación al átomo metálico central, como monodentados (Cl-, I-, NO2-, NH3, OH2, CO…) o polidentados (bidentados, tridentados, tetradentados…). Los ligandos ambidentados son los que presentan más de un átomo dador que pueden utilizar indistintamente: CN- (C dador: ciano o cianuro), NC- (N dador: isociano o isocianuro), NO2- (N dador: nitro), ONO- (O dador: nitrito). Cuando al enlazarse un ligando polidentado a un átomo central se forma un anillo (generalmente de 5 ó 6 miembros) el complejo se denomina quelato, de esta manera surge otro modo de clasificación de los ligandos en función de su modo de coordinación al metal, pudiendo ser ésta terminal, quelato o puente.

  Al número de enlaces covalentes coordinados que forma el átomo central, que es igual, al nº de átomos dadores que se coordinan al átomo central se le denomina índice de coordinación (IC) y en función de ese valor se generan diferentes geometrías (lineal, trigonal plana, plano cuadrada, tetraédrica, pirámide de base cuadrada, bipirámide trigonal, octaédrica, etc.). Los valores del IC se encuentran en un intervalo de 2 a 12, pero los más frecuentes son 4 y 6. Este valor depende de varios factores, principalmente de la relación rátomo central/rligandos.

  La disposición espacial (geometría o estereoquímica) del conjunto formado por el átomo metálico central y los átomos dadores de los ligandos depende del índice de coordinación: IC = 6 geometría octaédrica (más habitual) o prisma trigonal; IC = 4 geometría tetraédrica o plano cuadrada. Esta geometría es responsable de muchas características de estos compuestos, propiedades magnéticas, color….

  Los compuestos de coordinación presentan distintos tipos de isomerías (compuestos con igual fórmula empírica, pero diferentes propiedades) agrupadas en dos categorías:

¬ ISÓMEROS ESTRUCTURALES: compuestos con diferentes uniones entre los átomos dadores que se unen al central.

• Isomería de ionización: producen diferentes iones en disolución.

• Isomería de coordinación

 [Co(NH3)6][Cr(CN)6] hexacianocromato(III) de hexaamminacobalto(III)

 [Cr(NH3)6][Co(CN)6] hexacianocobaltato(III) de hexaamminacromo(III)

• Isomería de enlace: cuando un mismo ligando puede coordinarse a través de diferentes átomos dadores, ligando ambidentado (la fórmula del complejo no se ve afectada, pero varía la denominación del ligando).

 

¬ ESTEREOISÓMEROS: Compuestos con las mismas conexiones entre los átomos, pero diferente distribución espacial.

• Isomería geométrica: distribución relativa de los ligandos, por ejemplo dos ligandos iguales a 90º isómeros cis, a 180º isómeros trans.

 

 

• Isómeros ópticos: compuestos cuyas imágenes especulares no son superponibles (enantiómeros). Ambos compuestos tienen propiedades idénticas, excepto en su actividad óptica: al interaccionar con un haz de luz polarizada cada isómero gira el plano de la luz en un sentido. Hacia la derecha (dextrógiro) o hacia la izquierda (levógiro).

 

NOMENCLATURA DE COMPUESTOS DE COORDINACIÓN

¬ Para escribir la fórmula de un complejo:

ü La fórmula del complejo se escribe entre corchetes, [  ].

ü Primero se escribe el símbolo químico del átomo central, M.

ü A continuación se escriben las fórmulas químicas de los ligandos (entre paréntesis cuando contienen más de un átomo).

ü Primero se escriben los ligandos aniónicos y después los neutros. Su número se indica mediante un subíndice.

ü Si están presentes dos o más ligandos anicónicos o neutros diferentes se escriben sus fórmulas químicas en orden alfabético según el primer símbolo de su fórmula (según las recomendaciones de la IUPAC éste debería ser el átomo dador).

ü La carga del complejo se escribe como superíndice. La carga corresponde a la suma algebraica de las cargas de los ligandos aniónicos y del átomo central (M).

¬ Para nombrar un complejo:

ü Se nombran de derecha a izquierda, primero los ligandos neutros seguidos de los ligandos aniónicos (si hay varios de cada tipo se nombran por orden alfabético del nombre del ligando) y finalmente el átomo metálico central.

ü El número de ligandos iguales se indicará con un prefijo: di, tri, tetra, penta... y su nombre. Si el nombre del ligando ya contiene alguno de estos prefijos, se encierra su nombre entre paréntesis y se utilizan los prefijos bis, tris, tetraquis, pentaquis, hexaquis….

ü Después se nombra el átomo central terminado en -ATO(*) solamente si el complejo es aniónico y sin sufijo alguno si es neutro o catiónico.

ü Se escribe el estado de oxidación del átomo central en números romanos y entre paréntesis.

(*) Ni (niquelato), Zn (zincato), Cr (cromato), Pt (platinato), Ru (rutenato), Co (cobaltato), Al (aluminato), etc. En algunas ocasiones se utiliza la raíz latina: Ag (argentato), Au (aurato), Cu (cuprato), Fe (ferrato), Pb (plumbato).

þ Cuando una especie actúa como ligando, en algunos casos recibe un nombre ligeramente distinto del que tiene como molécula o del que se le da como anión. En la siguiente tabla se recogen los nombres que se han venido utilizando junto con las recomendaciones de 2005 (Libro Rojo) de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, IUPAC.

ü Las sales complejas se nombran y formulan como los compuestos iónicos sencillos:

•        Se nombra en primer lugar el anión seguido de la denominación del catión

•        Se formulan primero el catión seguido del anión

 

NOTA: Según las recomendaciones de 2005 del Libro Rojo de la IUPAC para nombrar un complejo de coordinación se mencionaran los ligandos, por orden alfabético de su nombre (ya no de su símbolo, prescindiendo como es usual de los prefijos multiplicativos), uno detrás de otro, sin dejar separación seguido del metal. Mientras que para formular un complejo los ligandos se deben escribir por orden alfabético de su símbolo, si el ligando es un átomo o ion sencillo, o del símbolo del átomo coordinador, para una molécula o ion heteropoliatómico. No importa que los ligandos tengan carga o no (antes para la IUPAC no era así puesto que hacía diferencias entre los ligandos aniónicos, que iban más a la izquierda, y los neutros).

 

CUESTIONES

1. Nombrar los siguientes compuestos:

[Fe(OH2)6]Cl3

K[Al(CN)4]

[Cu(NH3)4]2+

[CoCl(NO2)(CO)(NH3)2(OH2)]Br

 

2. Formular los siguientes compuestos:

Dicarbonilodicloropaladio(II) o dicarbonilodicloruropaladio(II)

Sulfato de tetraaminodibromocobalto(IV) o sulfato de tetraamminodibromurocobalto(IV)

Ion pentacarbonilonitritocobalto(III)

Diaminotetratiocianocromato(III) de sodio o diamminatetraisotiocianatocromato(III) de sodio

 

 

3. Para los compuestos de las cuestiones 1 y 2 indicar cuales son neutros, iones o sales iónicas, diferenciando en este caso los iones que los componen.

 

 

4. Indicar el índice de coordinación en los compuestos anteriores.

 

 

5. ¿En qué casos existen isómeros? Indicar el tipo de isomería.

 

 

SÍNTESIS DE COMPLEJOS/COMPUESTOS DE COORDINACIÓN

  Se trata de obtener sales complejas de Cu(II) y Fe(III), observar las características de los compuestos obtenidos, e iniciarse en la química de coordinación de estos iones metálicos mediante ensayos prácticos relacionados con la formación de complejos de Cu(II) y Fe(III).