Introducción a la Química de Coordinación. Introducción a la Química de Coordinación

Transcripción

1 Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Sección de Química Inorgánica Introducción a la Química de ordinación Q. Alejandro Solano Peralta Introducción a la Química de ordinación 1. Definición 2. Historia de la Química de ordinación 3. mposición de complejos y ligandos 4. omenclatura 5. Isomería de complejos 6. Estabilidad termodinámica y cinética 7. Modelos de enlace para complejos metálicos 8. Propiedades magnéticas y ópticas 9. Aplicaciones de la Química de ordinación 10. Bibliografía 1

2 Química de ordinación Definición Definición Metal o Catión Metálico + Ligante (neutro o anión) mplejo o mpuesto de ordinación 2

3 Definición Z + n L ZL n mplejo: complexus (latin) = abrazo mpuesto de ordinación: coordinare (latin) = adscribir, coordinar mposición Z + n L ZL n Electroaceptor Electrodonador δ - δ + Enlazamiento: Z : L o Z L Enlace covalente coordinado (entre los extremos enlace iónico y enlace covalente) 3

4 Historía de la Química de ordinación Historia de 2 a.c. mplejo entre hidroxiantraquinona y Ca/Al Uso como colorante en la India, Persia, Egipcio H H 1600 Andreas Libavius (1540? 1616) Alquimista y Físico preparó [Cu( ) 4 ] 2+ 4

5 Historia de Diesbach Azul de Berlín KC Fe(C) 2 Fe(C) 3 = K[Fe III Fe II (C) 6 ] primer compuesto organometálico 1813 Louis-icolas Vauquelin ( ) [Pd( ) 4 ][Pd 4 ] = Sal de Vauquelin Heinrich Gustav Magnus ( ) [Pt( ) 4 ][Pt 4 ] = Sal de Magnus Leopold Gmelin ( ) K 3 [Fe(C) 6 ], K 3 [(C) 6 ], K 2 [Pt(C) 4 ] Historia de William Christoffer Zeise ( ) K[Pt 3 (C =C )] = Sal de Zeise primer compuesto organometálico con ligante no saturado 1844 Peyrone y Jules Reiset cis-[pt( ) 2 2 ] y trans-[pt( ) 2 2 ] Pt Pt H 3 5

6 Historia de Desarrollo de teorías de enlace en complejos 1900 Thomas Graham ( ) Jöns Jacob Berzelius ( ) Carl Ernst aus ( ) August Kekulé ( ) Christian Wilhelm Blomstrand ( ) Sophus Mads Jorgensen ( ) Alfred Werner ( ) Historia de 6 Disputa entre Jorgensen y Werner para explicar la constitución y configuración de complejos. nstitución: Tipo de enlace entre los diferentes átomos y grupos nfiguración: Arreglo espacial de estos átomos y grupos 6

7 Historia de la Química de ordinación nstitución de complejos: Ag + precipitación de Ag (3 equiv) [( ) 6 ] 3 no se remueve H, 100 o C Λ 4 iones en solución [( ) 6 ] 3 Jorgensen Werner Historia de la Química de ordinación nstitución de complejos: Ag + precipitación de Ag (2 equiv) [( ) 5 ] 2 no se remueve H, 100 o C Λ 3 iones en solución [( ) 5 ] 2 Jorgensen Werner 7

8 Historia de la Química de ordinación nstitución de complejos: Ag + no hay precipitación de Ag [ 3 ( ) 3 ] no se remueve H, 100 o C Λ 0 iones en solución Jorgensen [ 3 ( ) 3 ] Werner Historia de la Química de ordinación nfiguración de complejos: [ 2 (en) 2 ] presenta dos isómeros estructurales: + Praseo: (verde) - Violeo: (morado) + - 8

9 Historia de la Química de ordinación Para [ 2 ( ) 4 ] con el modelo de Jorgensen sólo hay un isómero: Historia de la Química de ordinación Pero Werner encontró para [ 2 ( ) 4 ] dos isómeros estructurales: preparó el complejo cis en 1907 confirma su teoría y Jorgensen se rinde premio obel: 1913 H 3 H H 3 H trans 1857, Gibbs, Genth cis 1907, Werner 9

10 Historia de la Química de ordinación 1904 Heinrich Ley ( ) y Giuseppe Bruni ( ) Preparación del primer complejo interno Cu compara: [ ML ] 6 X n Bis(glicinato) de cobre(ii) Historia de la Química de ordinación 1915 Paul Pfeiffer ( ) Cristalografía de rayos-x para el estudio de sales (a) n contiene unidades [a 6 ] y [a 6 ] a a a a a a a 10

11 Historia de la Química de ordinación 1921 W. G. Wyckoff (1897- ), Eugen Posnjak ( ) Primer estudio cristalográfico de un compuesto de coordinación: (H 4 ) 2 [Pt 6 ] nfirmación de la teoría de Werner: [Pt 6 ] 2- con estructura octaédrica y enlaces Pt- equidistantes Historia de la Química de ordinación 1926 Chernyaev ( ) Publicación del efecto trans + Pt Pt + Pt + Pt H 3 11

12 Historia de la Química de ordinación 1930-hoy, Desarrollos más relevantes: Síntesis 1. Materias primas con ligantes fácilmente sustituibles [(C 3 ) 3 ] 3- [(en)(pn)( 2 ) 2 ] + 2. Síntesis template para la obtención de macrociclos 3. Reacciones sobre ligantes coordinados, p.e. Pd S - C + R Pd R S Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: 4. Síntesis de complejos oligo- y polinucleares R Me R M M R M M H H R Me 12

13 Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: 5. Uso de nuevo ligantes p.e. fosfinas PR 3, arsinas AsR 3, ligantes ambidentados (SC - ), ligantes multidentados, etc. Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: Estructura Desarrollo de nuevos métodos en los áreas de espectroscopía, magnetismo y cristalografía de rayos-x: 1. Estudio de la configuración de complejos 2. Estudio de la conformación de complejos 3. Estudio de enlaces múltiples 4. Estudio de la geometría de coordinación 13

14 Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: Estructura de rayos-x de Bu 2 Sn(salen): Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: Estructura de rayos-x de Me 2 Sn(salen): 14

15 Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: Mecanismos de reacción Hoy en día hay conocimiento sobre los mecanismos de reacción en complejos: 1. Sustituciones por disociación asociación 2. Reacciones redox Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: Isomería Isómeros geométricos p.e. [(PEt 3 ) 2 (CS) 2 ] es plano en estado sólido y tetraédrico en solución (solvente no polar) Isómeros ópticos H H 2 3 H2 15

16 Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: Uso de solventes no-acuosos 1. Uso de solventes diferentes al agua para evitar su coordinación. 2. Medición de la conductividad en nitrometano 3. Potenciales redox varian en diferentes solventes 4. Reacciones en estado sólido 5. Estudios en fase gaseosa (difracción de electrones, espectroscopía de microondas): no hay interacciones intermoleculares Historia de la Química de ordinación 1930-hoy Desarrollos más relevantes: Desarrollo de aplicaciones 1. Catálisis, p.e. hidrogenación u activación del enlace C-H 2. Activación de 2 y 2 (fijación de nitrógeno) 3. Química bioinorgánica, p.e. complejos con Fe, Mg, Cu, Zn,, Mo, Mn, etc. 4. Medicina, p.e. quimioterapia con complejos de Pt 5. lorantes, p.e. Ftalocianaminas 6. uevos Materiales, p.e. con propiedades magnéticas, electrónicas, ópticas no lineales, super-conductivas, etc. 16