INFORMACIÓN DE COMPUESTOS COMPLEJOS O DE COORDINACIÓN

1. COMPUESTOS COMPLEJOS O DE COORDINACIÓN

Se denominan compuestos complejos o compuestos de coordinacióna aquellos queresultan de la interacción de un átomo central, que por lo general es un ion metálico de transición con orbitales de valencia vacíos que puede actuar como ácido de Lewis y una o varias bases de Lewis con pares de electrones libres, que se conocen como agentes acomplejantes o ligandos, del vocablo latino ligare, que significa “unir”; esta interacción conduce a la formación de un enlace covalente coordinado o dativo.

m M + l L→MmLl        ⇒        [pic 1]

Donde: M – representa al ion central que a menudo es un metal de transición; L- representa al ligante; m y l – son los coeficientes estequiométricos y Kf – es la constante de formación o estabilidad del complejo y que en comparación con otras contantes de equilibrio,ésta siempre es significativamente mayor que uno, lo que significa que el desplazamiento del equilibrio es hacia la derecha, o sea, hacia la formación del compuesto complejo. A continuación, se indican ejemplos de formación de compuestos complejos:

Cu2+ + 4 NH3→  [Cu(NH3)4]2+⇒      y   Kf = 4,3x1012[pic 2]

Ca2+ +  YH22-→  CaY2- + 2 H+        ⇒      y    Kf = 5,0x1010[pic 3]

El átomo central debe disponer de orbitales vacíos capaces de aceptar pares de electrones, los cationes de los elementos que no dispongan de orbitales con tendencia a captar electrones tienen poca probabilidad de formar compuestos complejos; los metales de transición al tener orbitales vacíos son los que presentan una mayor tendencia a formar los compuestos complejos.

Se dice que los ligandos se coordinan al metal, formando la esfera de coordinación del complejo. El conjunto puede ser neutro, catiónico o aniónico, los ligandos forman la primera esfera de coordinación y los contraiones la segunda esfera de coordinación que completan la molécula del complejo.

Los iones metálicos existen frecuentemente como complejos, por ejemplo, en una solución acuosa el ión metálico esta usualmente coordinado a moléculas de agua u otros ligantes cuando se encuentran en otro tipo de solvente coordinante. Normalmente los ligantes son aniones o moléculas polares, que tienen un par de electrones de valencia no compartidos como ocurre con el: H2O, Hal.-, NH3, PR3, RCN, etc.

La unión entre el ligante y el ion metálico puede ser de tipo electroestática, entre el catión y los extremos negativos de los dipolos o iones del ligante. La capacidad para formar los compuestos complejos depende en gran parte del tamaño y de la mayor carga positiva que presente el ion central metálico, así como del tamaño del átomo o ion con el que se está uniendo.

1. Carga del ion complejo y de un compuesto complejo

La carga de un ion o compuesto complejo se estableceen forma semejante a como se determina la carga de un compuesto inorgánico común, esto es, mediante la suma de las cargas positivas y negativas de todos los elementos que participan en la formación del compuesto; en el caso de los complejos se considera las cargas del átomo central y delos ligantes de su alrededor. Cuando los ligantes se coordinan al metal o ion central, lo cual ocurren en la llamada esfera de coordinación, el átomo del ligante que se une directamente con el ion central se denomina átomo donador; el número total de átomos que pudieran actuar como donadores determinará el número de coordinación (NC), que con frecuencia depende del tamaño y la carga del ion metálico y del tamaño de los ligantes que lo rodean. Por ejemplo, el ion Fe3+, puede coordinarse hasta con 6 fluoruros para dar el [FeF6]3- y se puede unir solamente con 4 cloruros para formar el [FeCl4]- debido a que el tamaño del ion Cl-es mayor en comparación altamaño del ion F-.

1. Ligandos

Se denominanligandosa las moléculas o iones que se enlazan al átomo central por que pueden donar un par de electrones libres para formar el enlace covalente coordinado, y pueden ser de carga neutra o negativa. Los ligantes necesitan para su unión con el metal por menos un par de electrones sin compartir que sean capaces de coordinarse al ion metálico. Los átomos que son capaces de actuar de esta manera los podemos encontrar en la esquina superior derecha de la tabla periódica; los más importantes son el Oxígeno y el Nitrógeno, seguidos por el Carbono, Fósforo, Azufre, Cloro, Flúor, etc. A los ligantes se los ha clasificado de acuerdo al número de átomos donadores, como ligandosmonodentados o polidentados.

1. Ligandos monodentados

En este caso, los ligantes tienen sólo un punto de unión al metal, como es el caso de moléculas pequeñas como NH3 (amonio) y H2O (acuo), o los aniones Cl- (cloruro), OR (alcoxidos)-, R- (alquilo), entre otros. Cuando se forma un complejo a partir de un ligante monodentado, el tamaño del complejo es mayor en comparación al tamaño del ion libre. Este incremento en el tamaño da como resultado la reducción en la atracción electrostática de las cargas opuestas de los iones, lo que puede provocar un incremento en la solubilidad, o en otras palabras, una reducción en su tendencia a precipitar.

1. Ligandos polidentados o agentes quelantes

Ligandos polidentados (bidentados, tridentados, tetradentados, etc.) son aquellos en que más de uno de sus sitios activos presentan puntos de unión simultáneamente con el átomo central; como ejemplo de estos ligantes tenemos a los iones fosfato (PO43-), carbonato CO32-, oxalato (OX2-), la bipiridina(bipy), etiléndiamina (en), ejemplos de este tipo de ligantes polidentados se puede ver en la Figura 8.1.

En estos ejemplos además se puede observar cómo los complejos formados con este tipo de ligantes fijan al metal entre dos o más átomos donadores y son usados como agentes precipitantes o agentes quelantes (de la palabra griega Kele, “pinza”).

...