La química de los metales de transición y los compuestos de coordinación Capítulo 22 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Permission required for reproduction or display.

Los metales de transición 22.1

22.1

22.1

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

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

Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Hierro Cobalto Niquel Cobre 22.2

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 N H O • • Cl - • C O 22.3

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

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

22.3

¿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

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

22.3

¿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

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

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

Estructura de los compuestos de coordinación cis trans cis-[Co(NH3)4Cl2] trans-[Co(NH3)4Cl2] ¿Son estos isómeros geométricos adicionales de [Co(NH3)4Cl2]? 22.4

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

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

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

Enlaces en los compuestos de coordinación Desdoblamiento del campo cristalino Energía Aislado átomo metálico de transición Enlazado átomo metálico de transición Desdoblamiento del campo cristalino ( D) es la diferencia de energía entre dos conjuntos de orbitales d en un átomo métálico en presencia de ligandos . 22.5

Enlaces en los compuestos de coordinación Fotón de energía hv Absorción Longitud de onda (nm) D = hn 22.5

Absorbe azul, parecerá anaranjada. 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 l = (6.63 x 10-34 J s) x (3.00 x 108 m s-1) 470 x 10-9 m = D = hn = 4.23 x 10-19 J D (kJ/mol) = 4.23 x 10-19 J/atom x 6.022 x 1023 atoms/mol = 255 kJ/mol 22.5

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

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