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La química de los metales
de transición y los compuestos
de coordinación
Capítulo 22
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Los metales de transición
22.1
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
Energía de ionización en los metales de transición
de primera serie
Tercera
Segunda
Primera
Elemento
22.1
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.
H
H
H H H
••
Cl
••
-
C
••
O
••
••
••
N
••
Un ligando tiene al menos un par no
compartido de electrones de valencia
O
22.3
Compuestos de coordinación
El átomo en un ligando que está unido directamente al átomo
del ligando es el átomo donador.
••
N
O
H H H
El número de átomos donadores que rodean al átomo del metal
central en un ion complejo es el número de coordinación.
H
H
Ligandos con:
un átomo donador
dos átomos donadores
tres o más átomos
donadores
monodentados H2O, NH3, Clbidentados
Etilendiaminotetrapolidentados acetato EDTA
22.3
Compuestos de coordinación
Ligando bidentado
••
H2N
CH2
CH2
••
NH2
Ligando polidentado
(EDTA)
Ligandos bidentados y polidentados se llaman agentes
quelantes.
22.3
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
•
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 de
sulfato de tris(etilendiamino)cobalto(II)
[Co(en)3]SO4
22.3
Estructura de los compuestos de coordinación
Lineal
Tetraédrica
Número de coordinación
2
Cuadrada plana
Octaédrica
Estructura
Lineal
4
Tetraédrica o cuadrada plana
6
Octaédrica
22.4
Estructura de los compuestos de coordinación
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]
22.4
Estructura de los compuestos de coordinación
trans
cis
cis-[Co(NH3)4Cl2]
trans-[Co(NH3)4Cl2]
¿Son estos
isómeros
geométricos
adicionales de
[Co(NH3)4Cl2]?
22.4
Estructura de los compuestos de coordinación
Isómeros ópticos son imágenes especulares que no se
pueden superponer.
Espejo
Espejo
cis-[Co(en)2Cl2]
Imagen
especular
Mano izquierda
de la mano
izquierda Espejo
trans-[Co(en)2Cl2]
Isómeros ópticos
Isómeros no ópticos
quiral
Aquilar
22.4
Estructura de los compuestos de coordinación
Moléculas quirales
ópticamente activas.
Tubo del polarímetro
Analizador
Escala en grados
Plano de polarización
Polarizador
fijo
Fuente
luminosa
Disolución de una sustancia ópticamente activa
22.4
Enlaces en los compuestos de coordinación
¡Todos igualan en energía en la ausencia de ligandos!
22.5
Enlaces en los compuestos de coordinación
Desdoblamiento del
campo cristalino
Aislado
átomo metálico
de transición
Enlazado
átomo metálico
de transición
Desdoblamiento del campo cristalino ( D) es la diferencia
de energía entre dos conjuntos de orbitales d en un átomo
métálico en presencia de ligandos .
22.5
Enlaces en los compuestos de coordinación
Absorción
Fotón de energía hv
Longitud de onda (nm)
D = hn
22.5
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.
hc (6.63 x 10-34 J s) x (3.00 x 108 m s-1)
D = hn =
=
= 4.23 x 10-19 J
l
470 x 10-9 m
D (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
Desdoblamiento del
campo cristalino
Series estequiométricas
I- < Br- < Cl- < OH- < F- < H2O < NH3 < en < CN- < CO
Ligandos de campo débil
pequeño D
Ligandos de campo fuerte
grande D
22.5
Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5