Compuestos de Coordinación y su Nomenclatura

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Los compuestos de coordinación son especies neutras que consisten en un complejo neutro o iones complejos cargados y contraiones cargados de modo opuesto. El ion complejo es un ion metálico central unido a moléculas o iones conocidos como ligandos. Los ligandos son compuestos con uno o más pares de electrones.

Actúan como bases de Lewis al donar un par de electrones al ion metálico, que actúa como un ácido de Lewis para formar un enlace covalente coordinado. Juntos, constituyen una esfera de coordinación. En 1893, Alfred Werner propuso una teoría de coordinación para explicar el motivo por el cual ciertas moléculas estables reaccionan y violan la teoría de la valencia para formar compuestos de coordinación.

Al estudiar varios complejos de cobalto-amoníaco, Werner postuló que el átomo metálico central exhibe dos tipos de interacciones de valencia. La valencia primaria es el número de oxidación del metal central, mientras que la valencia secundaria es el número de ligandos unidos a él, también llamado número de coordinación. Por lo tanto, si el número de ligandos unidos disminuye, los contraiones pueden unirse directamente al ion metálico, manteniendo la valencia secundaria.

La teoría de la coordinación de Werner se utiliza hoy en día para escribir fórmulas químicas de compuestos de coordinación. Comience con el símbolo del ion metálico, luego enumere todos los ligandos en orden alfabético. Ponga corchetes alrededor del ion complejo y enumere los iones contrarios al final.

Utilice subíndices numéricos para indicar el número de ligandos y contraiones implicados. Para obtener una nomenclatura sistemática de compuestos de coordinación, primero, nombre los iones complejos. Comience alistando los ligandos alfabéticamente.

Un ligando aniónico termina con la letra o, mientras que un ligando neutro se denota por su nombre molecular, con algunas excepciones como el agua y las amminas. Utilice prefijos griegos como di-tri-o tetra-para indicar el número de ligandos. Si ya hay un prefijo en el nombre del ligando, alterne los prefijos a bis-tri-o tetrakis-con el nombre del ligando entre paréntesis.

Luego, indique el nombre del metal y su estado de oxidación usando números romanos entre paréntesis. En el caso de un complejo aniónico, el nombre del metal tiene el sufijo ate. Por último, se nombra el compuesto de coordinación agregando primero el nombre del catión, seguido del anión.

Por lo tanto, los dos compuestos de coordinación se denominan bromuro de ammineclorobis cobalto y diacuatotraclorocobaltato de amonio

Overview

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

En la mayoría de los compuestos de elementos del grupo principal, los electrones de valencia de los átomos aislados se combinan para formar enlaces químicos que satisfacen la regla del octeto. Por ejemplo, los cuatro electrones de valencia del carbono se superponen con los electrones de cuatro átomos de hidrógeno para formar CH₄. El electrón de valencia deja el sodio y se suma a los siete electrones de valencia del cloro para formar la unidad de fórmula iónica NaCl (Figura 1a). Los metales de transición normalmente no se unen de esta manera. Principalmente forman enlaces covalentes coordinados, una forma de interacción ácido-base de Lewis en la cual ambos electrones en el enlace son aportados por un donante (base de Lewis, por ejemplo, molécula de amoníaco) a un aceptor de electrones (ácido de Lewis, por ejemplo, ión cobalto) (Figura 1b). El ácido de Lewis en los complejos de coordinación, llamado un ion de metal central (o átomo), es a menudo un metal de transición o un metal de transición interna. Las bases de Lewis donantes, llamados ligandos, pueden ser una amplia variedad de químicos - átomos, moléculas, o iones. El único requisito es que tengan uno o más pares de electrones, que puedan ser donados al metal central. Más a menudo, esto implica un átomo donante (átomo de nitrógeno, Figura 1b) con un par solitario de electrones que pueden formar un enlace coordinado con el metal.

Figura 1 (a) Los enlaces covalentes implican el compartir de electrones, y los enlaces iónicos implican la transferencia de electrones asociados con cada átomo de enlace, como indican los electrones coloreados. (b) Sin embargo, los enlaces covalentes coordinados involucran electrones de una base de Lewis que son donados a un centro de metal. Los pares solitarios de seis moléculas de amoníaco forman enlaces con el ion cobalto para formar un complejo octaédrico.

La esfera de coordinación consiste en el ion o átomo del metal central más sus ligandos unidos. Los corchetes en una fórmula encierran la esfera de coordinación; las especies fuera de los corchetes no forman parte de la esfera de coordinación. El número de coordinación del ion o átomo del metal central es el número de átomos donantes unidos a él. El número de coordinación para el ion plata en [Ag(NH₃)₂]⁺ es dos; para el ion cobre (II) en [CuCl₄]²⁻, el número de coordinación es cuatro; mientras que para el ion cobalto (II) en [Co(H₂O)₆]²⁺ el número de coordinación es seis.

La nomenclatura de los complejos

La nomenclatura de los complejos se basa en un sistema sugerido por Alfred Werner, un químico suizo y premio Nobel, cuyo trabajo sobresaliente hace más de 100 años sentó las bases para una comprensión más clara de estos compuestos. Las siguientes cinco reglas se utilizan para asignar nombres a los complejos:

Si un compuesto de coordinación es iónico, nombrar primero el catión y segundo el anión, de acuerdo con la nomenclatura habitual.
Nombre los ligandos primero, seguido del metal central. Asigne un nombre a los ligandos alfabéticamente. Los ligandos negativos (aniones) se nombran añadiendo -o al nombre raíz del grupo. Para la mayoría de los ligandos neutrales, se usa el nombre de la molécula. Las cuatro excepciones comunes son aqua (H₂O), amina (NH₃), carbonilo (CO) y nitrosil (NO). Por ejemplo, denomine [Pt(NH₃)₂Cl₄] como diamminetracloroplatino (IV).
Si hay más de un ligando de un tipo determinado, el número se indica mediante los prefijos di- (para dos), tri- (para tres), tetra- (para cuatro), penta- (para cinco) y hexa- (para seis). A veces, los prefijos bis- (para dos), tris- (para tres) y tetrakis- (para cuatro) se utilizan cuando el nombre del ligando ya incluye di-, tri- o tetra-, o cuando el nombre del ligando comienza con una vocal. Por ejemplo, el ion bis (bipiridil)osmio(II) utiliza bis- para indicar que hay dos ligandos unidos al Os, y cada ligando bipiridil contiene dos grupos piridina (C₅H₄N).

Cuando el complejo es un catión o una molécula neutra, el nombre del átomo de metal central se escribe exactamente como el nombre del elemento y es seguido por un número romano entre paréntesis para indicar su estado de oxidación.

Cuando el complejo es un anión, el sufijo -ato se añade a la raíz del nombre del metal, seguido de la designación numérica romana de su estado de oxidación. A veces, el nombre latino del metal se utiliza cuando la traducción es poco práctica. Por ejemplo, se utiliza ferrato en lugar de hierroato, plumbato en lugar de plomato y estanato en lugar de tinato.

El estado de oxidación del metal se determina sobre la base de las cargas de cada ligando y la carga total del compuesto de coordinación. Por ejemplo, en [Cr(H₂O)₄Cl₂]Br, la esfera de coordinación (entre paréntesis) tiene un cargo de 1+ para equilibrar el ion bromuro. Los ligandos de agua son neutrales, y los ligandos de cloruro son aniónicos con una carga de 1− cada uno. Para determinar el estado de oxidación del metal, la carga total es igual a la suma de los ligandos y el metal: +1 = −2 + x, de modo que el estado de oxidación (x) es igual a +3.

Este texto está adaptado de Openstax, Química 2e, Capítulo 19.2 Química de Coordinación de los Metales de Transición.