Tema 3: Compuestos de coordinación.

Tema 3: Compuestos de coordinación.
INTRODUCCIÓN

Importancia de los compuestos de coordinación:
Tema 3: Compuestos de coordinación. Definición: Son los compuestos en los cuales el átomo central o el grupo de átomos centrales (por ejemplo VO, VO2, UO2, TiO, etc) está rodeado por aniones o moléculas neutras denominadas ligandos. Importancia de los compuestos de coordinación: .- En la naturaleza. .- En la bioquímica. .- En la industria.

Tipos de compuestos de coordinación. Catiónicos. Aniónicos. Neutros. Clasificación de los compuestos de coordinación. La naturaleza del grupo ligante define una clasificación de los compuestos de coordinación. Monodentados. Sí la coordinación es a través de un solo átomo del ligando. Bidentados. Sí la coordinación es a través de dos átomos del ligando. También existen los tridentados, tetradentados, o en general polidentados.

Ligandos monodentados Nombre. Fórmula o estructura. Ligandos 
Tema 3: Compuestos de coordinación. Tipos de ligandos. Ligandos monodentados Nombre. Fórmula o estructura. Ligandos  CO C2H4 RCN PH3 PCl3 R2S AsR3 AsCl3 N2 NO Ligandos  NH3 NR3 N2H4 R2O ROH R3PO R3AsO R2SO H2O aminas Ligandos aniónicos donadores  aceptores  CN- NO2- NCS- I- PR2- AsR2- NH2- OH- O2- F- Cl-

Tipos de ligandos.

K MLn + mL’  MLn-mL’m + mL MLn + mL’  MLnL’m Complejo Ligando Log K
Tema 3: Compuestos de coordinación. La afinidad de un ión metálico por un ligando suele medirse en términos de una constante de formación K: K MLn + mL’  MLn-mL’m + mL MLn + mL’  MLnL’m Algunos valores típicos de constantes de formación son: Complejo Ligando Log K [Fe(H2O)6]2+ CH3COO- 2.1 -OOC-CH2-COO- 2.8 [Co(H2O)6]2+ py 1.5 2,2-bipiridilo 4.4

N3- O2- F- Cl- Br- I- OH- S2- H2O NH2-
Tema 3: Compuestos de coordinación. Clasificación de los ligandos. En base a la naturaleza del enlace coordinado que se forme, los ligandos se clasifican de acuerdo con: 1.- Ligandos que no tienen electrones disponibles  y tampoco orbitales vacantes. Solo se coordinan por el enlace . Ejemplo: H NH SO RNH2 2.- Ligandos con dos o tres pares libres. Pueden formar enlaces . Ejemplos: N O F- Cl- Br- I- OH- S H2O NH2-

alquenos alquinos C6H6 Cp
Tema 3: Compuestos de coordinación. Clasificación de los ligandos. 3.- Ligantes con pares electrónicos de enlace  y orbitales  de antienlace vacíos de baja energía. Ejemplos: CO R3P CN py 4.- Ligandos que carecen de pares libres pero tienen electrones  de enlace. Ejemplos: alquenos alquinos C6H Cp

Clasificación de los ligandos. 5.- Ligandos que pueden formar dos enlaces  con dos átomos metálicos separados y en consecuencia actúan como puente. Ejemplo: CO H Cl F Br I CH3O- Nota: muchos ligandos polidentados pueden tener átomos dadores iguales o diferentes y en consecuencia no pueden clasificarse en ninguno de los tipos anteriores.

Nomenclatura de los compuestos de coordinación.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Nomenclatura de los compuestos de coordinación. Generalidades: .- La parte de la química que establece los nombres de un compuesto se denomina nomenclatura. .- La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) es el organismo internacional que establece criterios unificados y enumera las normas de nomenclatura.

Tipos de nomenclatura: 1.- Nomenclatura sistemática. La IUPAC establece prefijos numerales griegos para indicar el número de especies idénticas que hay en una molécula. 1 mono 10 deca 19 nonadeca 46 hexatetraconta 2 di 11 undeca 20 icosa 50 pentaconta 3 tri 12 dodeca 21 henicosa 54tetrapentaconta 4 tetra 13 trideca 22 docosa 60 hexaconta 5 penta 14 tetradeca 23 tricosa 70 heptaconta 6 hexa 15 pentadeca 30 triaconta 80 octaconta 7 hepta 16 hexadeca 31 hentriaconta 90 nonaconta 8 octa 17 heptadeca 35 pentatriaconta 100 hecta 9 nona 18 octadeca 40 tetraconta Nota: para ligandos monoatómicos o poliatómicos simples como amino, nitro, etc.

Ejemplos: FeCl tricloruro de hierro NO monóxido de nitrógeno FeO monóxido de hierro Cl2O trióxido de dicloro Cl2O heptaóxido de dicloro Nota: la IUPAC permite los prefijos hemi para la relación 2:1 y sesqui para la relación 2:3 Ejemplo: Cu2O monóxido de dicobre hemióxido de cobre

2.- Nomenclatura de Stock.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Los ligandos poliatómicos complicados van entre paréntesis, y sus números quedan indicados por un prefijo fuera de estos. Los prefijos son bis (2), tris (3), tetraquis (4), pentaquis (5), etc. Ejemplo: K3[Cr(C2O4)3] tris(oxalato)cromato(III) de potasio 2.- Nomenclatura de Stock. Se coloca el número de oxidación del elemento más electropositivo en números romanos (cero se coloca 0). Ejemplos: FeCl3 cloruro de hierro(III) Ni(CO) tetracarbonilo de níquel(0)

3.- Nomenclatura de Ewens-Bassett.
Tema 3: Compuestos de coordinación. 3.- Nomenclatura de Ewens-Bassett. En los compuestos de metales de transición se indica la carga del ión entre paréntesis con números arábigos. Ejemplo: FeCl cloruro de hierro(+3) 4.- Nomenclatura tradicional. Es la convención más antígua que se conoce. Para dos estados de oxidación: Identifica el estado de oxidación mayor con la terminación ico y oso para el menor. Para más de dos estados de oxidación: Se añade el prefijo per a la terminación ico y se añade el prefijo hipo a la terminación oso

Reglas para nombrar un complejo de coordinación
Tema 3: Compuestos de coordinación. Ejemplos: FeCl3 cloruro férrico FeCl2 cloruro ferroso Cl2O anhídrido hipocloroso Cl2O3 anhídrido cloroso Cl2O5 anhídrido clórico Cl2O7 anhídrido perclórico Reglas para nombrar un complejo de coordinación

1.- Los nombres de los ligandos se citan sin separación delante del ión o átomo central. Ejemplo: Co(NH3)3(NO2) trinitro-N-triammincobalto(III) 2.- Si el complejo es neutro o catiónico, el nombre del átomo central no sufre modificación. Cuando es aniónico el nombre del átomo central termina en ato. Ejemplo: K2[PtCl6] hexacloroplatinato(IV) de potasio

3.- El número de oxidación del átomo central se indica mediante la notación de Stock. 4.- Los ligandos se citan por orden alfabético, sin tener en cuenta los prefijos numerales. Ejemplo: [Pt(NH3)4(NO2)Cl]SO4 sulfato de cloronitro-N-tetraamminplatino(IV) 5.- El número de ligandos de cada tipo se indica con prefijos numerales griegos. Cuando el número de grupos, de compuestos de ligandos ya contienen los prefijos anteriores se emplean los prefijos bis, tris, tetrakis, pentakis, etc., y se encierra entre paréntesis el nombre del grupo. Ejemplos: Ni(dmg) bis(dimetilglioximato)níquel(II) Pd(NH3)2(C2H3O2) bis(acetato)diamminpaladio(III)

6.- Los nombres de los ligandos aniónicos terminan en o y son los mismos que tienen como grupos aislados. F- Fluoro OH- Hidroxo Cl- Cloro NH2- Amido Br- Bromo S2- Tio I- Yodo HS- Mercapto O2- Oxo CN- Ciano O22- Peroxo CH3COO- Acetato

7.- Los derivados de hidrocarburos se consideran negativos al calcular el número de oxidación, pero se nombran sin la terminación o. Para los más comunes se usan las abreviaturas: Cy ciclohexil Et etil Me metil Bz bencil Cp ciclopentadienil Bu butil Ar aril

Ejemplo: Ti(5-Cp)2(1-Cp)2 bis(5-ciclopentadienil)bis(1-ciclopentadienil)titanio(IV) 8.- Los nombres de los ligandos neutros o catiónicos permanecen inalterados, excepto agua que se cambia por acuo y se abrevia ac y NH3 que se nombra ammina o amina y se abrevia am. Ejemplo: [Fe(OH2)6]SO sulfato de hexaacuohierro(II)

9.- Cuando los ligandos pueden unirse al átomo central por dos átomos diferentes se añade al nombre del ligando el símbolo del elemento a través del cual se realiza el enlace. Ejemplos: (NH4)3[Cr(NCS)6] hexatiocianato-N-cromato(III) de amonio (NH4)3[Cr(SCN)6] hexatiocianato-S-cromato(III) de amonio 10.- Los grupos puente se indican con la letra griega , colocada delante del nombre del grupo que forma el puente. Se separa del resto del complejo por un guión. Ejemplos: di--clorobis (clotrietilarsinaplatino(II))

nitrato de -amido--nitro-N- octaammindicobalto(III) 11.- Si el complejo es un ión cargado positivamente se debe anteponer al nombre de la especie la palabra ión o catión. Si es un ión cargado negativamente se emplea ión o anión. Ejemplos: [Cr(OH2)6] ión hexaacuocromo(III) [Fe(CN)6] ión hexacianoferrato(II)

Suele no usarse la terminación ato en complejos aniónicos de níquel para evitar confusión con el término de ligando quelato. En su lugar se emplea la terminación niccolato. Ejemplos: K4[Ni(CN)4] tetracianoniccolato(0) de potasio [Ni(CN)4] ión tetracianoniccolato(0) 12.- En el caso de sales dobles se suele primero nombrar el complejo aniónico y después el complejo catiónico. Ejemplo: [Pt(NH3)4][PtCl4] tetracloroplatinato(II) de tetraamminplatino(II)

13.- Para el caso de ligandos orgánicos cuando se coordinan a través de varios átomos de carbono se le añade la letra griega , colocándose un superíndice para indicar el número de átomos involucrados en la coordinación. Ejemplo: 3-C3H5, 1-Cp, 5-Cp, 6-C6H6 Ti(5-Cp)2(1-Cp)2 bis(5-ciclopentadienil)bis(1-ciclopentadienil)titanio(IV)

Formulación de los compuestos de coordinación.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Formulación de los compuestos de coordinación. Secuencia de la metodología: Se escribe el símbolo del ión o átomo central. B) Se colocan primero los ligandos cargados y luego las especies neutras. C) Dentro de cada grupo los ligandos se sitúan en orden alfabético. Ejemplos: Sulfato de azidopentaacuocobalto(III) Nitrato de bromofluorotetraaminplatino(IV) Bromuro de di--oxooctaacuodicromo(III)

Localizadores: Ciertos prefijos agregados al nombre indican determinadas características estructurales de las moléculas. Se escriben en letras itálicas y se separan del nombre del compuesto por un guión. Ejemplos: Isómeros geométricos cis y trans. trans-diclorobis(piridin)platino(II) ión cis-diclorotetraammincobalto(III)

Cuando hay tres ligandos iguales y los tres restantes son diferentes ( o no) se da otra forma común de isomería geométrica en los complejos octaedros. Primer caso Isómero mer: mer-trihidrotris(trifenilfosfin)iridio(III) Segundo caso Isómero fac fac-trihidrotris(trifenilfosfin)iridio(III)

Para designar los isómeros ópticos se emplea el mismo sistema que el usado para los compuestos orgánicos con actividad óptica. Los compuestos dextrógiros y levógiros se designan respectivamente por (+) o (-) o también por d o l. (+) o d-K3[Ir(C2O4)3] (+) o d-tris(oxalato)iridato(III) de potasio

Geometría de los compuestos de coordinación.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. Generalidades: .- Los complejos metálicos presentan una variedad de estructuras. Ejemplos: .- La estereoquímica es la rama de la química que se ocupa del estudio de las estructuras de los compuestos.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. .- En el futuro, la teoría de campo cristalino ayudará a comprender mejor la estabilidad adicional de ciertos arreglos geométricos de igual número de coordinación. Geometrías comunes 1.- Coordinación lineal. Normalmente se limita a especies con una configuración de nivel cerrado. Los ligandos voluminosos la favorecen. Casos frecuentes: Cu(I), Ag(I), Au(I) y Hg(II) Ejemplos: [CuCl2]-, [Ag(NH3)2]+, Au(CH3)(PEt3), Hg(CH3)2

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. 2.- Coordinación trigonal. Es un poco más frecuente que el caso lineal. También es favorecida por ligandos voluminosos. Ejemplos:

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. 3.- Coordinación cuatro. Es muy común y se encuentra en tres geometrías ideales: .-tetraédrica .-plana cuadrada .-eliminación de un vértice en una BPT tetraédrica compuestos d0 , d10 principalmente Ejemplos: CrO [MnO4] Ni(CO)4 [Co(CO)4] Pt(PEt3) TiX4 otros casos: Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II)

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. plana cuadrada frecuente en iones de configuración d8 Ejemplos: Au3+ Ni Pd Pt2+ Co+ Rh+ Ir+ [AuCl4] [PdCl4] RhCl(CO)(PPh3)2 eliminación de un vértice en una BPT deformaciones producto de ligandos voluminosos en el número de coordinación cuatro.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. 4.- Coordinación cinco. Ambas geometrías pueden presentar equilibrio de interconversión en solución.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. Ejemplo: Fe(CO)5 BPT PBC BPT

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. La irregularidad estructural es la regla más que la excepción en los complejos pentacoordinados. Ni(CN)5] VO(acac) [Co(CN)5]3- BPT PBC PBC

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. 5.- Coordinación seis. Es la más común y ampliamente distribuida. Se encuentra entre los compuestos de todos los elementos, excepto H, B, C, N, O, halógenos y gases nobles más ligeros.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. Ejemplos de complejos octaédricos:

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. La estructura prisma trigonal es muy rara y por lo general se le encuentra en átomos polarizables como S, Se o As. Ejemplo: [Re(S2C2Ph2)3]

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. 6.- Coordinación siete. Los números de coordinación mayores de seis suelen encontrarse en átomos metálicos grandes.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. Ejemplos: [ZrF7] [NbF7] [NbOF6]3- BPP OD PTD

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. 7.- Coordinación ocho. cubo Ejemplo: [Mo(CN)8]3- en el Na3[Mo(CN)8]

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. Ejemplo: [Zr(C2O4)4]4- La diferencia de energía entre el antiprisma cúbico y el dodecaedro es muy pequeña, por lo que no es fácil predecir cual de ellas esta más favorecida.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Geometría de los compuestos de coordinación. 8.- Coordinación nueve. La coordinación nueve es la última que emplean los elementos del bloque d en el enlace covalente. Representa el uso completo de los orbitales de valencia. Geometría ideal prisma trigonal con ligandos adicionales Ejemplo: [ReH9]2- Es una geometría común en los complejos lantánidos y actínidos.

Isomería en los complejos metálicos.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Características: .- Solo se consiguen isómeros en los complejos que reaccionan lentamente. .- Generalmente no se mantienen algunas estructuras en solución.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. 1.- Isomería geométrica. grupos vecinos isómero cis grupos opuestos isómero trans No es posible en complejos de números de coordinación 2 o 3 ni en especies tetraédricas. Es común en complejos octaédricos y cuadrado planos. Isómeros cis y trans del diclorodiamminplatino(II).

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Se conocen compuestos de platino (II) que contienen cuatro grupos ligandos diferentes (PtABCD). Si fijamos la atención en el ligando A los ligandos restantes, B, C o D pueden estar en posición trans respecto a A. Ejemplo: [Pt(NH3)(NH2OH)(py)(NO2)]+ Las tres estructuras son: A B C

Isomería en los complejos metálicos. Para caracterizar estos compuestos es conveniente encerrar los dos compuestos de grupos ligandos trans entre paréntesis especiales < >. Compuesto A: [Pt<(NH3)(NH2OH)>(NO2)(py)]+ Compuesto B: [Pt<(NH3)(NO2)>( NH2OH)(py)]+ Compuesto C: [Pt<(NH3)(py)>( NH2OH)(NO2)]+ En la nomenclatura se hace uso del prefijo trans que significa que los dos primeros grupos que figuran en el nombre están en posiciones opuestas. Comp A: ión trans-amminhidroxilaminnitropiridinplatino(II). Comp B: ión trans-amminnitrohidroxilaminpiridinplatino(II). Comp C: ión trans-amminpiridinnitrohidroxilaminplatino(II).

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Los sistemas cuadrados planos que contienen grupos ligandos bidentados asimétricos [M(AB)2] también presentan isomería geométrica. Ejemplo: cis-diglicinatoplatino(II) trans-diglicinatoplatino(II)

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. La isomería geométrica cis trans también se presenta en los complejos octaédricos: Ejemplos: ión cis y trans-diclorotetraammincromo(III) respectivamente cis = color violeta, trans = color verde Otros ejemplos: [M(AA)2X2], [MA4XY], y [M(AA)2XY] M = Co(III), Cr(III), Rh(III), Ir(III), Pt(IV), Ru(II), Os(II). Las especies [MA3X3] forman los ya conocidos isómeros mer y fac.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. 2.- Isomería óptica. La isomería óptica se conoce desde los clásicos experimentos de Louis Pasteur en 1848. Los isómeros ópticos tienen la propiedad de hacer girar el plano de luz polarizada en algún sentido.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Condiciones para la actividad óptica. .- Moléculas asimétricas. .- La estructura y su imágen especular no sean superponibles. Ejemplo:

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Características de los enantiómeros. .- Son compuestos química y físicamente iguales. .- Una tercera sustancia “resuelta” puede llevar a cabo la separación sobre la base de la formación de diasteroisómeros. .- Los diasteroisómeros son compuestos químicamente diferentes.

Isómeros ópticos en complejos hexacoordinados.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Isómeros ópticos en complejos hexacoordinados. Los sistemas hexacoordinados ofrecen numerosos ejemplos de isomería óptica. El más visto es del tipo [M(AA)3]. ión tris(oxalato)cromato(III) isómero dextro isómero levo

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Otro tipo muy común de complejos ópticamente activos son los de fórmula general [M(AA)2X2] (isómero geométrico cis). ión diclorodiamminbis(etilendiamin)cobalto(III). isómero dextro isómero levo

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. La presencia de grupos ligantes multidentados en los complejos metálicos también pueden dar lugar a isómeros ópticos. Ejemplo: [Co(EDTA)]-. isómero dextro isómero levo

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. En complejos planar cuadrados rara vez se observan isómeros ópticos. En la especie MABCD el plano de la molécula es un plano de simetría y no posee actividad óptica. Los ligandos quelatos no simétricos pueden generar asimétria en las estructuras. Ejemplo: dextro levo

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Los complejos de coordinación presentan otros tipos de isomería que consideraremos a continuación: 1.- Isomería de ionización. Se emplea para describir isómeros que producen iones diferentes en solución. Ejemplos:

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos.

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. 2.- Isomería de enlace. Ocurre cuando un grupo ligando monodentado puede coordinarse a través de dos átomos diferentes. Ejemplos: complejos de Rh(III), Ir(III), Pt(IV), Co(III) [(NH3)5Co-NO2]Cl [(NH3)5Co-ONO]Cl2 unido por N unido por O (nitro) (nitrito)

Isomería en los complejos metálicos. 3.- Isomería de coordinación.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. 3.- Isomería de coordinación. Presente en las especies que tienen a la vez complejos aniónicos y catiónicos. Ejemplos:

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. Otra situación especial de isomería de coordinación se observa en ligandos en complejos tipo puente: Ejemplos:

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. 4.- Isomería de polimerización. Este término se aplica a los compuestos que tienen la misma fórmula empírica pero diferentes múltiplos de un peso moleculardado. Ejemplos: Pt(NH3)2Cl2 y [Pt(NH3)4][PtCl4]

Tema 3: Compuestos de coordinación. Isomería en los complejos metálicos. 5.- Isomería conformacional. Se distinguen por las rotaciones alrededor de los enlaces metal ligando. Las barreras energéticas de la interconversión son pequeñas. Ejemplos: ferroceno alternado ferroceno eclipsado √ Nota: para el rutenoceno si se conoce el eclipsado.

Simetría y Vida…

Maurits Cornelis Escher (1898-1972), dibujante holandés, creador de algunos
de los grabados más conocidos del siglo XX. Nació en Leeuwarden, y desde 1919 a estudió en la Escuela de Arquitectura y Artes Decorativas de Haarlem, donde adquirió una gran destreza en el grabado a fibra; más tarde también se especializó en la litografía y la xilografía a contrafibra. Desde 1922 hasta 1933 vivió en Italia, y después en Suiza y Bélgica, hasta que se asentó definitivamente en 1941 en Baarn (Holanda). Sus primeros grabados representan principalmente paisajes y escenas urbanas, pero después de su estancia en Italia comenzó a desarrollar las que él llamó “visiones internas”. En ocasiones se trata de elaboradas composiciones obsesivas en las que se entrelazan siluetas seriadas de animales, pájaros o peces. Hacia sus imágenes comenzaron a tener un cierto sabor surrealista, especialmente en los dibujos de extraños edificios en los que, gracias a sabios juegos perspectivos, aparecen escaleras que ascienden hacia los pisos Inferiores (y descienden hacia los superiores) o cascadas de agua que se elevan hacia las azoteas. Escher escribió sobre su obra: “A través del enfrentamiento entusiasta a los enigmas que nos rodean, al considerar y analizar las observaciones que he realizado, he terminado en el campo de las matemáticas. Aunque me declaro absolutamente inocente de formación o conocimiento en las ciencias exactas, a menudo parezco tener más en común con los matemáticos que con mis colegas artistas”. Su obra ha intrigado, ciertamente, a matemáticos y psicólogos de la percepción visual. También se ha hecho muy popular entre el gran público, especialmente a partir de la década de los sesenta, cuando algunos jóvenes asociaron sus imágenes con las experiencias alucinógenas producidas por el LSD. En cualquier caso, supone una interesante reflexión sobre las extrañas relaciones que se establecen entre las imágenes representadas y sus técnicas de representación.

En la simetría puntual, las partes indistinguibles se obtienen al realizar un conjunto de operaciones de simetría sobre una molécula en particular. Se obtiene así una clasificación de las moléculas en términos de sus grupos puntuales. Definiciones: .- Elemento de simetría. Una línea, un punto o un plano respecto al cual pueden llevarse a cabo una o más operaciones de simetría. .- Operación de simetría. El movimiento de una molécula en relación con cierto elemento de simetría.

Elementos de simetría y operaciones resultantes: 1.- Rotaciones. Ejes de simetría.

El eje de rotación se representa mediante el símbolo Cn siendo 360º/n la rotación necesaria para obtener una configuración equivalente. Operaciones análogas son respectivamente:

Otros ejemplos:

2.- Reflexiones. Planos de simetría.
Tema 3: Compuestos de coordinación. 2.- Reflexiones. Planos de simetría. Los dos planos de simetría anteriores contienen al eje C2. Existen también planos de simetría diedrales (d) que estan entre los ejes y que contienen el eje de orden máximo. Finalmente el plano horizontal (h) esta perpendicular al eje de orden máximo. Ejemplo:

3.- Inversión. Centros de simetría.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Una segunda reflexión en el plano simplemente devuelve cada uno de los puntos a su posición original. En otras palabras: 2 = E 3.- Inversión. Centros de simetría. Existe una operación que combina la rotación y la reflexión en una sola. Se trata de la operación inversión y el elemento de simetría asociado es un punto llamado centro de inversión i.

Se cumple que i2 = E 4.- Rotaciones impropias. Ejes de rotación reflexión. Una rotación impropia consiste en girar en sentido de las agujas del reloj alrededor de un eje y luego aplicar una reflexión en el plano perpendicular a dicho eje. El elemento de simetría asociado es el eje impropio Sn.

Ejemplos:

5.- Efectos de la realización de operaciones consecutivas.

Lo anterior puede expresarse como: Es decir, la realización de dos o más operaciones de simetría se representa algebraicamente como una multiplicación.

Algunas combinaciones de operaciones son:

Operaciones de simetría como elementos de un grupo.
Tema 3: Compuestos de coordinación. Operaciones de simetría como elementos de un grupo. Primero es necesario definir un grupo como una colección de elementos que poseen ciertas propiedades en común. La colección de operaciones de simetría vistas para cualquier molécula constituye un grupo. Estas operaciones cumplen con las cuatro características que definen un grupo: Donde X es el inverso de A X = A-1

Grupos infinitos. Tema 3: Compuestos de coordinación.
Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. (Se usa la notación de Schoenflies para designar un grupo puntual). Grupos infinitos. .- Tienen un número infinito de elementos. Corresponden a las moléculas lineales con o sin centro de simetría. Grupo Cv . Notar que no tiene centro de simetría.

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. Grupo Dh . Notar que tiene centro de simetría.

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. Grupos especiales. .- Son los grupos puntuales cúbicos: tetraedro, octaedro e icosaedro. 1.- Tetraedro:

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales.

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. Grupo Td. Contiene 17 operaciones de simetría (contando E).

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. 2.- Octaedro:

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales.

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. Grupo Oh. Contiene 33 operaciones de simetría (contando E).

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. 3.- Icosaedro: Grupo Ih. Contiene 120 operaciones de simetría (contando E). Ejemplo de este grupo: [B12H12]2-

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. Otros grupos. .- La molécula de mínima simetría posee únicamente la operación identidad que puede considerarse también como una rotación de 3 60º es decir C1. Grupo C1.

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- Si la molécula posee un eje Cn además de la identidad pertenece al grupo puntual Cn. Ejemplo: H2O2 Grupo C2.

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- Existen dos grupos que poseen un solo elemento de simetría además de la identidad. Si el elemento adicional es un plano de simetría el grupo es Cs, si es un centro de simetría el grupo es Ci. Ejemplos: grupo Cs grupo Ci

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- Si añadimos al eje Cn un plano vertical de simetría obtenemos el grupo Cnv. Ejemplos: grupo C2v grupo C3v

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- Si en lugar de añadir un plano vertical se añade un plano horizontal se obtiene el grupo Cnh. Ejemplos: grupo C2h grupo C3h

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- Otro tipo de adición a un sistema Cn es un eje S2n coincidente con el eje Cn, lo que da origen al grupo puntual S2n. Ejemplos: (PNCl2)4 grupo S4

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- La adición de un eje de orden n que forme ángulo recto con el eje Cn de un sistema Cn conduce al grupo puntual Dn. Ejemplos: grupo D3

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- Si al grupo Dn se añaden planos que contengan al eje Cn (eje de mayor orden) y dividen en ángulos iguales a los ángulos existentes entre los C2’ (planos diedrales) el grupo obtenido es Dnd. Ejemplos: CH3-CH3 intercalado. Grupo D3d

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. .- Los últimos de los grupos que pueden encajarse en este esquema son los formados por la adición de un plano horizontal a los elementos del grupo Dn , dando los grupos Dnh. Ejemplos: grupo D2h

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. Ejemplos: grupo D3h

Clasificación sistemática de moléculas en grupos puntuales. grupo D6h

Resumen de grupos puntuales

Clasificación de un grupo. El procedimiento para hacerlo es el que esquematizamos a continuación: 1.- Determinar si la molécula es lineal, o si pertenece a un grupo altamente simétrico (Td, Oh, Ih). Si no es así pasar a 2. 2.- Hallar el eje de rotación propia de orden superior (Cn). En ausencia de tal eje buscar (a) un plano de simetría (Cs), (b) un centro de simetría (Ci) o (c) ningún elemento de simetría en absoluto (C1). 3.- Si se encuentra un eje Cn, buscar un conjunto de n ejes C2 perpendiculares al mismo. Si estos se encuentran ver 4 más abajo. Si no existen buscar (a) un plano horizontal (Cnh), (b) n planos verticales (Cnv), (c) un eje S2n coincidente con el Cn (S2n) o (d) ningún plano de simetría ni otros ejes de simetría (Cn). 4.- Si existe un eje Cn y n ejes C2 perpendiculares buscar la presencia de (a) un plano horizontal (Dnh), (b) n planos verticales y ningún plano horizontal (Dnd) o (c) ningún plano de simetría (Dn).

Tema 3: Compuestos de coordinación.

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Tema 3: Compuestos de coordinación.

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