QUÍMICA DE COORDINACIÓN

CAPITULO  VI   QUIMICA  DE  COORDINACION

GENERALIDADES

Quizá el área de la química más ampliamente desarrollada en las últimas décadas es la química de coordinación, aplicada particularmente a los complejos de metales de transición. No solo tiene  un resurgimiento en los estudios experimentales, sino que también ha habido un renovado interés  en ella para dilucidar la estructura y los enlaces de los complejos. Aunque se han hecho muchos progresos, ningún trabajo ha igualado el de Alfred Werner de la década de 1890. Los complejos están jugando papeles cada vez más importantes en la industria. Algunos son agentes anticorrosivos, agentes para el tratamiento de las tierras y agentes medicinales, que atestiguan ciertamente de su importancia en la vida contemporánea. Los complejos biológicamente importantes, tales como la clorofila, la hemoglobina y la vitamina B12 –todos con estructuras muy complejas—sugieren o piden a todos los químicos llevar a cabo, por los menos, un estudio fundamental de los principios de la química de coordinación.

QUIMICA DE COORDINACION

Es la rama de la química que estudia las propiedades de los compuestos de coordinación o compuestos complejos.

COMPUESTOS DE COORDINACIÓN

Son aquellos compuestos formados por un átomo metálico central (o grupos de átomos) que se halla rodeado de aniones o moléculas neutras llamadas “ligandos”

El fenómeno de la formación de complejos es realmente muy general; se nota especialmente entre los iones de metales de transición. La formación de cada complejo es el resultado de un tipo de interacción ácido-base Lewis, en las que un átomo con un orbital vacante (metal) atrae el par de electrones (aceptor de pares de electrones)  de otro átomo (no metal  que es el donador de pares de electrones). Para que ocurra el enlace como resultado de una interacción tal, el metal debe poseer orbitales vacantes simétricamente correctos, estéricamente disponibles y de baja energía. Si estos requerimientos los llenan mejor los metales de transición, no es sorprendente que formen complejos muy fácilmente. Si los enlaces covalentes coordinados se pueden formar mejor en sustancias capaces de existencia independiente, por ejemplo: Ag (I) Y NH3;  NH3 y HCl;  BF3  y  CH3—O---CH3, el producto de la interacción es un ión en solución, por ejemplo: Co (NH3)63+, se llama un  ión complejo. A la especie neutra: [Co (NH3)6] Cl3 se le llama generalmente compuesto de coordinación, compuesto complejo, o, simplemente un  complejo.

El proceso de formación de un complejo se puede expresar por:

                Mx+        +        n:L       ----------------[M(:L)n]x+

Donde:                Mx+        : ión metálico central  (  aceptor de e--  )

                :L            :  ligando  (donador par de  e-- )

                n        :  n° de ligandos= n° de coordinación

                x+        :  e.o ión metálico central

                [        ]    :  esfera de coordinación

        Co2+        +        6 NH3    ----------------         [Co (NH3)6]2+

        Fe2+        +        6 CN--    ----------------        [Fe (CN)6]4—

Términos utilizados en la química de coordinación.

1. Ligandos:  Los grupos ligados al átomo metálico central o al ión en complejo, se llama ligandos. Pueden ser  iones o moléculas neutras.
2. Átomo donante:  Dentro del ligando, al átomo ligado directamente al metal se le llama átomo donante. En él [Ag (NH3)2]+, el nitrógeno es el átomo donante en el ligando amino.
3. Esfera de coordinación primaria: Usualmente encerrada entre corchetes en la fórmula, representa al ion del metal central, más los ligandos ligados inmediatamente a él.
4. Número de coordinación:  El número de coordinación es el número de enlaces coordinados (o número de ligandos en la esfera de coordinación primaria) o el número de pares electrones que el metal atrae para formar un ion complejo. Así por ejemplo

[Ag(NH3)2]+        NC = 2 ,    [ Cu(NH3)42+        NC = 4

                        [Fe(CN)6]3--        NC = 6

En cada uno de estos ejemplos  el NC  es idéntico al número de ligandos ligados al ion metálico central, pero esto no siempre es así. Algunos ligandos, como la etilenodiamina, proveen dos pares de electrones por molécula. Así en el [Co(H2NCH2CH2NH2)3]3+    NC =  3 x 2  = 6 . Los números de coordinación más comunes  son 2, 4 y 6; en algunos iones complejos se dan los NC  de 3, 5, 7, 8.

1. Ligando polidentado o agente quelato: Cuando una molécula se liga a más de un posición de coordinación de un  ion metálico central dado para formar un anillo cerrado, se le llama ligando polidentado. Se utilizan prefijos como: bidentado tridentado, tetradentado, etc..dependiendo del número de átomos donantes en el ligando. Ligandos bidentados como la etilendiamina  (H2NCH2CH2NH2 , con la abreviatura en) son muy comunes. Los ligandos como la etilendiamina, son agentes quelatos alrededor de un ion metálico; a estos complejos se les llama algunas veces  metales quelatos.
2. Complejos lábiles e inertes:  A los complejos que intercambian ligandos rápidamente se les llama generalmente, complejos lábiles, en tanto que los que intercambian ligandos más lentamente se llaman complejos no lábiles o inertes. Cuídese de no confundir estabilidad termodinámica con estabilidad cinética, cuando se usan estos términos.

IMPORTANCIA DE LOS COMPLEJOS

Los complejos  tienen un gran campo de aplicación en la química de los compuestos de transición. Industria corrosiva, agroindustria ,  bioinorgánica (vitaminas) y en la vida misma.

Es difícil establecer exactamente cuando fue descubierto el primer complejo metálico. El primero del que se tiene noticia es quizá el azul de Prusia, KCN.Fe(CN)2.Fe(CN)3, obtenido en Berlín a principios del siglo XVIII por Diesbach, fabricante de colores para artistas. Sin embargo se cita como primera fecha del descubrimiento por Tassaert (1798) del cloruro de hexamincobalto (III) CoCl3.6NH3, este hecho despertó mucho interés en este tipo de compuestos y despertó la investigación en estos sistemas. El descubrimiento de Tassaert fue accidental, pero consecuencia de su gran capacidad para la investigación.  Las teorías químicas de esa  época no pudieron explicar estos hechos experimentales, fue después de casi un siglo de arduo trabajo, los científicos lograron  explicar las interacciones entre  el metal y la molécula y/o iones que los rodean.

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