La química de los metales de transición y los compuestos de coordinación

1. La química de los metales
de transición y los compuestos
de coordinación
Capítulo 22
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2. Los metales de transición
22.1

3. 22.1

4. 22.1

5. Estados de oxidación de los metales de transición
de la primera serie
(los números de oxidación más estables se muestran en rojo)
22.1

6. Energía de ionización en los metales de transición
de primera serie
Tercera
Energía de ionización (kJ/mol)
Segunda
Primera
Elemento
22.1

7. Escandio Titanio Vanadio
Cromo Manganeso Hierro
Cobalto Niquel Cobre 22.2

8. 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
•
•
•O• ••
N •• -
Cl C O
••
••
••
••
H H H H H ••
22.3

9. Compuestos de coordinación
El átomo en un ligando que está unido directamente al átomo
del ligando es el átomo donador.
•
•
•O• ••
N
H H H H H
El 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 H2O, NH3, Cl-
dos átomos donadores bidentados Etilendiaminotetra-
tres o más átomos polidentados acetato EDTA
donadores
22.3

10. Compuestos de coordinación
Ligando bidentado Ligando polidentado
(EDTA)
•• ••
H2N CH2 CH2 NH2
Ligandos bidentados y polidentados se llaman agentes
quelantes. 22.3

11. 22.3

12. ¿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 NO3- tiene carga de -1
Au = +3
NH3 no tiene carga
? Cr + 6x(0) + 3x(-1) = 0
Cr = +3
22.3

13. 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.
22.3
• Si el complejo es un anión, su nombre termina en ato.

14. 22.3

15. ¿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

16. Estructura de los compuestos de coordinación
Lineal Tetraédrica Cuadrada plana Octaédrica
Número de coordinación Estructura
2 Lineal
4 Tetraédrica o cuadrada plana
6 Octaédrica
22.4

17. 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

18. 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

19. Estructura de los compuestos de coordinación
Isómeros ópticos son imágenes especulares que no se
pueden superponer.
Espejo Espejo
Imagen
especular
de la mano Mano izquierda
cis-[Co(en)2Cl2] izquierda Espejo trans-[Co(en)2Cl2]
Isómeros ópticos Isómeros no ópticos
quiral Aquilar
22.4

20. Estructura de los compuestos de coordinación
Moléculas quirales Analizador
ópticamente activas. Escala en grados
Tubo del polarímetro
Plano de polarización
Polarizador
fijo
Disolución de una sustancia ópticamente activa
Fuente
luminosa
22.4

21. Enlaces en los compuestos de coordinación
¡Todos igualan en energía en la ausencia de ligandos!
22.5

22. Enlaces en los compuestos de coordinación
Energía
Desdoblamiento del
campo cristalino
Aislado
átomo metálico
de transición Enlazado
átomo 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 .
22.5

23. Enlaces en los compuestos de coordinación
Fotón de energía hv
Absorción
Longitud de onda (nm)
∆ = hν
22.5

24. 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)
∆ = hν = = = 4.23 x 10-19 J
λ 470 x 10-9 m
∆ (kJ/mol) = 4.23 x 10-19 J/atom x 6.022 x 1023 atoms/mol
= 255 kJ/mol
22.5

25. Enlaces en los compuestos de coordinación
Energía
Desdoblamiento del
campo cristalino
Series estequiométricas
I- < Br- < Cl- < OH- < F- < H2O < NH3 < en < CN- < CO
Ligandos de campo débil Ligandos de campo fuerte
pequeño ∆ grande ∆
22.5

26. Enlaces en los compuestos de coordinación
Energía
(alto espin)
(bajo espin)
22.5