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
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22.1
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22.1
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Estados de oxidación de los metales de transición de la primera serie
(los números de oxidación más estables se muestran en rojo)
22.1
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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
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Escandio Titanio Vanadio
Cromo Manganeso Hierro
Cobalto Niquel Cobre 22.2
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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
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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
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Compuestos de coordinación
22.3
H2N CH2 CH2 NH2
• • • •
Ligando bidentado Ligando polidentado(EDTA)
Ligandos bidentados y polidentados se llaman agentes quelantes.
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22.3
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¿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
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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.
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22.3
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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
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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
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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]
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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
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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
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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
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Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5
¡Todos igualan en energía en la ausencia de ligandos!
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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
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Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5 = h
Fotón de energía hv
Longitud de onda (nm)
Abs
orci
ón
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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
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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
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Enlaces en los compuestos de coordinación
22.5
Ene
rgía
(alto espin)
(bajo espin)