Química de coordinación
Un compuesto de coordinación es un complejo formado por un átomo o ion metálico central rodeado de moléculas o iones llamados ligandos, unidos mediante enlaces de tipo ácido-base de Lewis. Explica el color, magnetismo y reactividad de los metales de transición.
Componentes de un complejo
- Átomo central: metal, casi siempre de transición (Fe²⁺, Cu²⁺, Co³⁺), aceptor de pares (ácido de Lewis).
- Ligando: dona un par de electrones (base de Lewis): H₂O, NH₃, Cl⁻, CN⁻, CO, OH⁻.
- Número de coordinación: número de enlaces ligando-metal (típicamente 2, 4, 6).
- Esfera de coordinación: el conjunto [metal + ligandos], entre corchetes: [Cu(NH₃)₄]²⁺.
Tipos de ligando según dientes
| Tipo | Puntos de unión | Ejemplo |
|---|---|---|
| Monodentado | 1 | H₂O, NH₃, Cl⁻ |
| Bidentado | 2 | etilendiamina (en) |
| Polidentado / quelante | ≥ 3 | EDTA (hexadentado) |
Geometrías frecuentes
| Nº de coordinación | Geometría |
|---|---|
| 2 | Lineal |
| 4 | Tetraédrica o plano-cuadrada |
| 6 | Octaédrica |
Nomenclatura básica
- Se nombran primero los ligandos (orden alfabético) y luego el metal.
- Prefijos di-, tri-, tetra- para el número de ligandos.
- Aniónicos terminan en -o (cloro, ciano, hidroxo); el estado de oxidación del metal va en números romanos.
- Ejemplo: [Co(NH₃)₆]Cl₃ = cloruro de hexaamíncobalto(III).
Teoría del campo cristalino
Los ligandos generan un campo eléctrico que desdobla los cinco orbitales d del metal en dos niveles de energía (Δ, energía de desdoblamiento):
- Octaédrico: tres orbitales bajos (t₂g) y dos altos (eg).
- Alto espín: Δ pequeño → electrones desapareados (más paramagnético).
- Bajo espín: Δ grande → electrones apareados.
- Color: el complejo absorbe el fotón cuya energía iguala Δ y refleja el color complementario.
Serie espectroquímica
Ordena los ligandos por la magnitud de Δ que producen:
I⁻ < Br⁻ < Cl⁻ < F⁻ < H₂O < NH₃ < en < CN⁻ < CO
(de campo débil a campo fuerte)
Quelatos
Ligandos polidentados que abrazan al metal formando anillos, muy estables (efecto quelato):
- EDTA: secuestra iones metálicos; usado en análisis y como aditivo.
- Hemoglobina: Fe²⁺ en un anillo porfirínico transporta O₂.
- Clorofila: Mg²⁺ en porfirina, captador de luz en fotosíntesis.
- Vitamina B₁₂: complejo de cobalto.
Isomería en complejos
- Geométrica: cis / trans (plano-cuadrados y octaédricos).
- Óptica: enantiómeros no superponibles (complejos quelados).
- De enlace: un mismo ligando se une por átomos distintos (–NO₂ nitro vs –ONO nitrito).
- De ionización / coordinación: distinto reparto de iones dentro y fuera de la esfera.
Aplicaciones
- Catálisis homogénea (complejos de Pd, Rh, Ti).
- Metalurgia: extracción de oro y plata con cianuro.
- Biología: transporte de O₂, fotosíntesis, enzimas metálicas.
- Análisis: valoraciones complexométricas con EDTA.