20.5: Isomerismo Estructural

Isomerismo en los complejos

Los isómeros son diferentes especies químicas que tienen la misma fórmula química. El isomerismo estructural de los compuestos de coordinación puede dividirse en dos subcategorías, los isómeros de enlace y los isómeros de la esfera de coordinación.

Los isómeros de enlace ocurren cuando el compuesto de coordinación contiene un ligando que puede unirse al centro de metal de transición a través de dos átomos diferentes. Por ejemplo, el ligando CN⁻ puede unirse a través del átomo de carbono o a través del átomo de nitrógeno. Del mismo modo, SCN⁻ se puede enlazar a través del átomo de azufre o nitrógeno. En la Figura 1 se muestran algunos ligandos diferentes capaces de ligandos isomerismo de enlace. La nomenclatura de los ligandos capaces de hacer isomerismo de enlace depende del átomo donante que se une con el ión metálico. Por ejemplo, un ligando CN⁻ unido a través del átomo de carbono se llama ciano, mientras que el mismo ligando unido a través del átomo de nitrógeno se llama isocyano.

Figura 1.Lista de diferentes ligandos capaces de hacer isomerismo de enlace. En la molécula del ligando, el átomo en rojo se une al átomo central de metal.

Los isómeros de la esfera de coordinación (o isómeros de ionización) se producen cuando un ligando aniónico en la esfera de coordinación interna se sustituye por el contraión de la esfera de coordinación externa. Un ejemplo sencillo de dos isómeros de esfera de coordinación son [CoCl₆][Br] y [CoCl₅Br][CL].

Este texto es adaptado de Openstax, Química 2e, Section19.2: Química de Coordinación de los Metales de Transición.

Los isómeros son compuestos con la misma fórmula molecular, pero con una disposición estructural diferente. Cada isómero tiene propiedades físicas y químicas distintas. En los compuestos de coordinación, un tipo de isomería observado es la isomería estructural.

En la isomería estructural, las conectividades de los átomos con el átomo metálico central son diferentes a pesar de tener la misma fórmula molecular. Además, se pueden clasificar en isómeros de esfera de coordinación e isómeros de enlace. Los isómeros de la esfera de coordinación ocurren cuando el ligando coordinado con el metal central en la esfera de coordinación intercambia lugares con un contraión en la red.

Así, mientras el número de coordinación del ion metálico permanece constante, la composición de la esfera de coordinación y el compuesto cambian. En el complejo de coordenadas de cobalto, son posibles dos isómeros de esfera de coordinación con bromo o con cloro como ligando. Como la composición del compuesto es diferente, cada uno de estos isómeros tiene diferentes propiedades químicas.

Cuando se disuelve en agua, el cloruro de pentaamminabromocobalto genera iones de cloruro, mientras que el bromuro de pentaamminaclorocobalto genera iones de bromuro en la solución. La isomería de enlace, por otro lado, ocurre cuando un ligando puede coordinarse con el átomo metálico central en dos orientaciones diferentes. Por lo tanto, los ligandos monodentados con más de un átomo donante potencial son capaces de isomerizar el enlace.

Dependiendo de qué átomo donante se coordine con el ion metálico, el nombre del ligando cambia. El ion de nitrito tiene dos pares de electrones solitarios, uno en el átomo de nitrógeno y otro en el átomo de oxígeno. Cualquiera de estos puede formar un enlace covalente coordinado con el ion metálico central.

Cuando el ion de nitrito se coordina a través del par solitario de electrones en el átomo de nitrógeno, se conoce como ligando nitro. Cuando el átomo de oxígeno actúa como donante, se lo conoce como ligando nitrito. Los complejos de coordinación de cobalto metálico con iones de nitrito tienen dos posibles isómeros de enlace, un pentaamminenitrocobalto de color amarillo y un pentaamminenitritocobalto de color naranja