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2.1: Introducción

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    Nota

    Una introducción general a los compuestos de coordinación se da en el contexto de los ácidos y bases de Lewis en otra página.

    Gran parte de la reactividad se puede entender en términos de acidez de Lewis. Quizás los ejemplos más simples de reacciones son la formación de complejos ácido-base de Lewis. En un complejo ácido-base de Lewis, una base de Lewis simplemente ha compartido un par de electrones con un ácido de Lewis, formando un nuevo enlace.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Formación de un complejo ácido-base de Lewis, eterato de trifluoruro de boro.

    Frecuentemente, los átomos o iones metálicos actúan como ácidos de Lewis. A menudo pueden aceptar electrones de varias bases de Lewis diferentes a la vez, formando “complejos” o “iones complejos” (“complejo” significa que se forman a partir de partes individuales que se conectan entre sí). Se dice que estas bases de Lewis (también llamadas “ligandos”) están “coordinadas” al metal, lo que significa que están pegadas al metal a través del par de electrones que comparten con él.

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    Figura\(\PageIndex{2}\): Coordinación de amoníaco para completar la formación de cis-platino, un importante fármaco antitumoral.

    En la siguiente tabla se muestran varios ejemplos de ligandos (compuestos con pares solitarios que pueden unirse a metales).

    Cuadro\(\PageIndex{1}\): Algunos Ligandos Comunes.

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    Los “complejos de coordinación” desempeñan un papel importante tanto en la biología como en los procesos económicamente importantes. Probablemente el complejo de coordinación más familiar en biología es la hemoglobina. Puede coordinarse con una molécula de dioxígeno adicional y transportar el oxígeno a través del torrente sanguíneo, entregando oxígeno a los tejidos de manera mucho más eficiente.

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    Figura\(\PageIndex{3}\): Hemoglobina, un complejo de coordinación biológicamente importante.

    Un complejo de coordinación muy común en uso industrial es el catalizador de Wilkinson, (PPh 3) 3 rHCl. El catalizador de Wilkinson se utiliza para hacer una serie de transformaciones más eficientes; más notablemente, se usa en reacciones de hidrogenación. Las transformaciones químicas de este tipo se utilizan comúnmente en la fabricación de productos farmacéuticos y otros materiales de alta demanda.

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    Figura\(\PageIndex{4}\): Catalizador de Wilkinson.

    Debido a que los compuestos de coordinación a veces pueden ser aniones o cationes, existe una convención que se usa para decirle al lector qué parte de la fórmula está conectada entre sí, y qué parte es el (los) contraión (s). La parte listada entre corchetes consiste en ligandos que se unen a un metal central; la parte fuera de los corchetes es el (los) contraión (s). Por ejemplo, [(H 2 O) 6 Co] Cl 2 consiste en un ion Co2+ unido a seis aguas. Dos aniones cloruro separados se encuentran cerca.

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    Figura\(\PageIndex{5}\): Dibujos estructurales para la fórmula [(H 2 O) 6 Co] Cl 2.
    Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

    Dibujar estructuras para los siguientes compuestos de coordinación.

    1. K 2 [PtcL 6]
    2. K 3 [Fe (CN) 6]
    3. [(NH 3) 4 COCl 2] Cl (dos isómeros)
    4. [(NH 3) 3 CoCl 3] (dos isómeros)
    5. [(NH 3) 2 Ag] PF 6 (es Ag +; eso es un solo PF 6 - contraión)
    6. Na [HgCl 3]
    7. Cd (NH 3) 4 Cl 2 (dos isómeros)
    8. Li 2 [CoCl 4]
    9. K [Rh (CO) 2 I 2]
    10. [Fe (OH 2) 6]) NO 3) 2
    11. [Cu (NH 3) 4] (SO 4) 2
    12. Na 2 [Ni (CN) 4]
    13. [Fe (OH 2) 6]) NO 3) 2 (repetición de j.)
    14. K 3 [Fe (SCN) 6]
    15. K 2 [Zn (OH) 4]
    16. Pt (NH 3) 2 Cl 2 (dos isómeros)
    17. [Ru (NH 3) 5 Cl] Cl 2
    18. Li [Sn (OH) 3]
    19. K 4 [Mn (CN) 6]
    20. Ni (CO) 4
    21. [Co (NH 3) 5 NO 2] (NO 2) 2 (dos isómeros basados en cómo el ligando se conecta al metal)
    22. [Co (NH 3) 5 SCN] Cl 2 (dos isómeros posibles)
    23. [VO] SO 4 (desafío: ¿por qué podrías dibujar el enlace V-O de manera diferente a los otros enlaces metal-ligando hasta ahora?)
    24. [VO 2] PF 6
    25. Na 2 [HgS 2]
    26. K [MnO 4]
    Contestar

    Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

    Identificar las geometrías de cada uno de los complejos en Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

    Nota:

    Algunos de los complejos en Ejercicio\(\PageIndex{1}\) (Problema CC1.1.) tienen historias interesantes. Por ejemplo, el problema (a) fue reportado hace muchos años por Alexander Shilov para ser capaz de romper los bonos C-H. Esta reacción tiene el potencial de convertir el metano, quemado rutinariamente en yacimientos petrolíferos por ser un peligro para la seguridad, en productos útiles. Todo ese metano se está convirtiendo actualmente directamente en gases de efecto invernadero, y eso es un problema real. (Los astronautas han informado que, por la noche en la Tierra, los campos petroleros de Oriente Medio brillan más que las principales ciudades). Esta reacción ha recibido recientemente un estudio intensivo en el laboratorio de John Bercaw en Caltech.

    El problema (i) es un catalizador económicamente importante, utilizado en la producción de ácido acético en el Proceso de Monsanto, desarrollado originalmente por BASF pero mejorado por Monsanto. En estos días, está siendo suplantado por el mismo complejo con iridio en lugar de rodio; ese complejo impulsa el Proceso Cativa más respetuoso con el medio ambiente. El nuevo proceso fue desarrollado por BP. El ácido acético es una especie de molécula de trabajo pesado utilizada en la producción de pinturas, plásticos, productos farmacéuticos y otros productos básicos.

    El problema (p) es miembro de una clase de potentes fármacos anticancerosos que son particularmente efectivos contra tumores testiculares y ováricos. Exactamente cómo trabajaban fue objeto de estudio durante muchos años, y finalmente fue deducido por Steve Lippard (MIT) y Amy Rosenzweig (Noroeste).

    El problema (t) se utiliza en el Proceso Mond para la purificación de minerales de níquel. Utilizamos níquel principalmente en la fabricación de acero, pero también en otras aleaciones.

    Las sales de vanadilo como (w) a veces se encuentran en minerales como la cavansita, dándoles un color azul intenso.

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