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22. La Química de Los Metales de Transición y Los Compuestos de Coordinación. Raymond Chang
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La química de los metales de transición y los compuestos
de coordinaciónCapítulo 22
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22.1
Los metales de transición
22.1
22.1
Estados de oxidación de los metales de transición de la primera serie
(los números de oxidación más estables se muestran en rojo)
22.1
22.1
Energía de ionización en los metales de transición de primera serie
Elemento
En
erg
ía d
e io
niza
ción
(kJ
/mo
l) Tercera
Segunda
Primera
Escandio Titanio Vanadio
Cromo Manganeso Hierro
Cobalto Niquel Cobre 22.2
Compuestos de coordinación
Un compuesto de coordinación por lo general consiste en un ion complejo y un ion para contrarrestar.
Un ion complejo contiene un catión metal unido a una o más moléculas o iones.
Las moléculas o iones que rodean al metal en un ion complejo se llaman ligandos.
Un ligando tiene al menos un par no compartido de electrones de valencia
H
O
H
• ••• • •
H
N
HH• •
••Cl• •
••
-
••C O••
22.3
Compuestos de coordinación
22.3
El átomo en un ligando que está unido directamente al átomo del ligando es el átomo donador.
H
O
H
• ••• • •
H
N
HHEl número de átomos donadores que rodean al átomo del metal central en un ion complejo es el número de coordinación.
Ligandos con:
un átomo donador monodentados
dos átomos donadores bidentados
tres o más átomos donadores
polidentados
H2O, NH3, Cl-
Etilendiaminotetra-acetato EDTA
Compuestos de coordinación
22.3
H2N CH2 CH2 NH2
• • • •
Ligando bidentado Ligando polidentado(EDTA)
Ligandos bidentados y polidentados se llaman agentes quelantes.
22.3
¿Cuáles son los números de oxidación de los metales en K[Au(OH)4] y [Cr(NH3)6](NO3)3 ?
OH- tiene carga de -1
K+ tiene carga de +1
? Au + 1 + 4x(-1) = 0
Au = +3
NO3- tiene carga de -1
NH3 no tiene carga
? Cr + 6x(0) + 3x(-1) = 0
Cr = +3
22.3
Nomenclatura de los compuestos de coordinación
22.3
• El catión se escribe antes que el anión.
• Dentro de un ion complejo, los ligandos se nombran primero, en orden alfabético, y el átomo del metal se nombra al final.
• Los nombres de los ligandos aniónicos terminan con la letra o. Los ligandos neutros normalmente son llamados por el nombre de la molécula. Las excepciones son H2O (acuo), CO (carbonilo), y NH3 (amino).
• Cuando varios ligandos de un tipo particular están presentes, el prefijo griego di, tri, tetra, penta y hexa se usa para indicar el número. Si el ligando contiene un prefijo griego, use los prefijos bis, tris y tetraquis para indicar el número.
• El número de la oxidación del metal se escribe en números romanos después del nombre del metal.
• Si el complejo es un anión, su nombre termina en ato.
22.3
22.3
¿Cuál es el nombre sistemático de [Cr(H2O)4Cl2]Cl ?
Cloruro de tetraacuodiclorocromo(III)
Escriba la fórmula desulfato de tris(etilendiamino)cobalto(II)
[Co(en)3]SO4
Estructura de los compuestos de coordinación
22.4
Número de coordinación Estructura2
4
6
Lineal
Tetraédrica o cuadrada plana
Octaédrica
Lineal Tetraédrica Cuadrada plana Octaédrica
Estructura de los compuestos de coordinación
22.4
Estereoisómeros son compuestos que se forman por el mismo tipo y número de átomos unidos en la misma secuencia pero con distinta disposición espacial.
Isómeros geométricos son estereoisómeros que no pueden convertirse uno en otro sin romper un enlace químico.
cis-[Pt(NH3)2Cl2] trans-[Pt(NH3)2Cl2]
Estructura de los compuestos de coordinación
22.4
cis-[Co(NH3)4Cl2] trans-[Co(NH3)4Cl2]
¿Son estos isómeros geométricos adicionales de [Co(NH3)4Cl2]?
cis
trans
Estructura de los compuestos de coordinación
22.4
Isómeros ópticos son imágenes especulares que no se pueden superponer.
cis-[Co(en)2Cl2] trans-[Co(en)2Cl2]
Isómeros ópticos
quiral
Isómeros no ópticos
Aquilar
Espejo Espejo
Espejo Mano izquierda
Imagen especularde la mano izquierda
Estructura de los compuestos de coordinación
22.4
Moléculas quirales ópticamente activas.
Analizador
Escala en grados
Tubo del polarímetro
Polarizador fijo
Fuenteluminosa
Disolución de una sustancia ópticamente activa
Plano de polarización
Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5
¡Todos igualan en energía en la ausencia de ligandos!
Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5
Aislado átomo metálico
de transición Enlazadoátomo metálico
de transición
Desdoblamiento del campo cristalino ( ) es la diferencia de energía entre dos conjuntos de orbitales d en un átomo métálico en presencia de ligandos .
Ene
rgía
Desdoblamiento del campo cristalino
Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5 = h
Fotón de energía hv
Longitud de onda (nm)
Abs
orci
ón
La absorción máxima para el ion complejo [Co(NH3)6]3+ ocurre a 470 nm. ¿Cuál es el color del complejo y cuál es el desdoblamiento del campo cristalino en kJ/mol?
Absorbe azul, parecerá anaranjada.
= hhc=
(6.63 x 10-34 J s) x (3.00 x 108 m s-1)
470 x 10-9 m= = 4.23 x 10-19 J
(kJ/mol) = 4.23 x 10-19 J/atom x 6.022 x 1023 atoms/mol
= 255 kJ/mol
22.5
Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5
I- < Br- < Cl- < OH- < F- < H2O < NH3 < en < CN- < CO
Series estequiométricas
Ligandos de campo fuerte grande
Ligandos de campo débil pequeño
Desdoblamiento del campo cristalinoE
nerg
ía
Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5
Ene
rgía
(alto espin)
(bajo espin)
