¿ Qué caracterís c aracterística tica estructura e structurall de los ligante l igantes s favorece favor ece una mayor mayo r estabilid est abilidaden aden los los com complej ejos os ? Antecedentes: Existe una amplia clase de sustancias, llamadas compuestos de adición, en l asque dos o más compuestos, capaces de existir independientemente, se unenentre sí en proporciones estequiométricas definidas. Si el compuesto de adiciónse descompone en sus iones componentes al ingresar en un medio acuoso, sedenominan sales dobles , por ejemplo: la Carnalita KCl.MgCl2.6H2O seencuentran seencuentran K+, Cl- y Mg2+ ; sin embargo en el caso del Ferrocianuro dePotasio Fe(CN)2.4KCN, Fe(CN)2.4KCN, se esperaría encontrar Fe2+ , CN- y K+ pero se hayanpruebas evidentes de una entidad más compleja que responde a la formula[Fe(CN)6]4-. Las sustancias de este tipo son llamados compuestos complejos ode coordinación .La presencia de un grupo o un ión complejo puede detectarse por una serievariada de procedimientos, aprovechando propiedades tales como color,actividad óptica, absorción, solubilidad, potencial de reducción y otraspropiedades análogas.Una de las propiedades más importantes es la estabilidad termodinámica conrespecto conrespecto a su disociación en un ambiente determinado, la cual estácaracterizada por la constante de inestabilidad del complejo.Esta constante depende de: la temperatura, la naturaleza del disolvente, lanaturaleza del ión metálico y de la naturaleza y número de los ligantes.Ligantes y complejos de coordinaciónUn complejo es una especie formada por un átomo o ión central (metal) ynligantes que tienen existencia química significativa y que se forma a través deuna reacción química que puede ocurrir en condiciones significativas (encondiciones de trabajo de laboratorio). Es condición indispensable que elligante sea una base de Lewis (que tenga un par disponible de electrones) Losligantes que se unen al metal mediante un solo sitio se llaman monodentados ylos que se unen por más de un sitio a la vez reciben el nombre de polidentados . Los complejos formados por un ión metalico y ligantespolidentados reciben el nombre de quelatos. El número de coordinación de unión metálico en un complejo es el número de sitios a los que se coordina y nocoincide necesariamente con el número de ligantes.
Forma dos series de tres tubos de ensaye cada una. Para las dos, a uno de los tubos añade 2 mL de disolución de Co(NO3)2, a otro 2 mL de disolución de Cu(NO3)2 y al restante 2 mL de disolución de Zn(NO3)2. A los tubos de una de de las series adiciónales adiciónales 4 mL de disolución disolución de formiato de de sodio. Anota tus observaciones observaciones en la tabla tabla 1. Agrega ahora ahora 2 mL de disolución disolución de oxalato oxalato de potasio a los tubos de la otra serie. Registra lo que observes en la tabla 1. Tabla 1. Observaciones de la interacción de aniones formiato y oxalato con los cationes Co2+, Cu2+ y Zn2+. Ligante adicionado Formiato Cationes Co2+ Cu2+ Zn2+ Color inicial Rosa translúcido Azul translúcido Incoloro Cambio observado al agregar el ligante Rosa translúcido Azul translúcido Incoloro Ligante adicionado Oxalato Cationes Co2+ Cu2+ Zn2+ Color inicial Rosa translúcido Azul translúcido Incoloro Cambio observado al agregar el ligante Rosa turbio / precipitado Azul turbio / precipitado Poco de turbidez a) Tomando en cuenta las estructuras de los ligantes y que se añadió un volumen doble de formiato que de oxalato, dibuja la fórmula desarrollada del producto esperado en cada caso
[Co(HCOO)2]Co2+ + Formiato [Cu(HCOO)2]Cu2+ + Formiato [Zn(HCOO)2]Zn2+ + Formiato [Co(C2O4)] Co2+ + Oxalato [Cu(C2O4)] Cu2+ + Oxalato [Zn(C2O4)]Zn2+ + Oxalato b) ¿Cómo puedes explicar los resultados tan distintos que se pudieron observar al agregar ya fuera formiato u oxalato? ___Que el oxalato es más estable que el formiato y es más fácil que se desprendan los cationes.___ Experimento 2 Figura 2. Estructuras de los ligantes etilendiamina, propilamina y H2salen. Toma cuatro tubos de ensaye y coloca en cada uno 2 mL de disolución de Ni(NO3)2. Determina el pH de esta disolución y de las de los ligantes. Posteriormente, lleva a cabo las reacciones indicadas en la tabla 2 y completa ésta. Tabla 2. Reacciones de Ni2+ con diversos ligantes. Tubo Reacción pH del ligante pH de la mezcla Observaciones 1 2 mL de Ni2+ + 8 mL de propilamina 9 9 Precipitó 2 2 mL de Ni2+ + 4 mL de etilendiamina 10 8 No hubo cambio 3 2 mL de Ni2+ + 2 mL de H2salen 5 4 Precipitó 4 2 mL de Ni2+ + gotas de NaOH 11 9 Precipitó a) ¿Qué producto se formó en el tubo 4 (al que añadió NaOH)? ___[Ni(OH)2]___ b) El compuesto obtenido en el tubo 4 es igual al que se generó en uno de los tres primeros. ¿A cuál de ellos y por qué? ___No, porque en los demás se forma un ligante y en el tubo 4 se forma un compuesto.___ c) Considerando que las disoluciones de Ni2+ y de todos los ligantes tienen la misma molaridad, escribe las ecuaciones de las reacciones que se efectuaron, con los coeficientes estequimétricos que correspondan. [Ni(propilamina)3]2+ Ni2+ + propilamina Propilamina niquelato (II) [Ni(etilendiamina)3]2+ Ni2+ + etilendiamina Etilendiamina niquelato (II) [Ni(salen)]Ni2+ + H2salen
Niquelato de salen [Zn(OH)4]2- Tretrahidroxozinicato II 2Ni2+ + 4OHd) ¿Cómo puedes explicar los distintos valores de pH obtenidos? ___Que unos son ligantes básicos y otros ácidos.___ Conclusión En esta práctica aprendí lo que es un compuesto de coordinación. Me di cuenta que para que tengan mayor estabilidad los compuestos, cuando reaccionan el ligante con el ion se forma un anillo (normalmente), si este anillo está formado por cinco o seis elementos tendrá mayor estabilidad que los que tienen menos. Estos compuestos se forman de un ácido (metal) y base de Lewis (ligante). También comprendí la nomenclatura de estos compuestos, dependiendo de cómo se forme el compuesto tendrá el nombre. Además que dependiendo de la configuración electrónica de los elementos metálicos, sabremos el color; esto debido a la longitud de onda correspondiente que se forma cuando aplicamos la teoría de orbitales moleculares. Esta práctica pude entender de una forma más clara como se forman los complejos de coordinación, cuando es un complejo monodentado, bidentado o polidentado dependiendo de cuantos pares de electrones vaya a donar, un complejo se forma de un ligante que se comporta como una base de Lewis y un ion ión metálico que se comporta como un ácido de Lewis. Con la práctica y con la teoría para explicarla, analice que para q haya más estabilidad en un complejo de coordinación depende de cómo sea su estructura, si se forma un anillo por cinco o más elementos tendrá mayor estabilidad que uno que se forme por cuatro o menos elementos, otra cosa que aprendí es que el metal es el que le va a dar el color al complejo, dependiendo de cuál sea el color del metal, será el color del complejo, y los metales adquieren su color dependiendo de su configuración electrónica.
Estabilidad de los compuestos de coordinación INTRODUCCION. En este texto podemos encontrar muchos y variados ejemplos sobre como la estabilidad química de un compuesto de coordinación depende de multiples factores como el tamaño del electrón metálico, o la serie a la que pertenezcan. También se incluyen varias tablas sobre las energías y otros datos necesarios para la comprencion de lo que aquí se quiere dar a entender. Podemos observar de igual manera que no es un texto muy complicado ya que se explica con conceptos básicos vistos en clases.
Cuando se habla sobre la estabilidad de los compuestos de coordinación
(complejos metálicos) puede haber dos interpretaciones, la estabilidad termodinámica o cinética que se refiere al cambio en la energía al pasar de reactivos a los productos, es decir, ΔG para la reacción.
La Estabilidad termodinámica a menudo se refiere a los energéticos y constantes de equilibrio asociados a la reacción de un ion metálico unido con algún otro ligando (Excepto agua). La estabilidad cinética se refiere a la reactividad y rapidez de formación y unión del ligando en general. La sustitución se produce muy rápidamente en algunos los casos y muy lentamente en otros. Las constantes de equilibrio se define como constantes de formación o constantes de estabilidad. Los de la reacción inversa es la inestabilidad o la disociación constantes. Puede haber alguna confusión debido a que en ciertas áreas de la química y la biología el término "estabilidad permanente" en realidad se define como la constante de disociación. La estabilidad del complejo de un ion metálico con un ligando bidentado como etilendiamina (en) es siempre mucho mayor que el complejo del mismo ión con dos ligandos monodentados por su capacidad de ser donadores mas fuertes.
Esta mayor estabilidad de los complejos de quelato que se denomina el efecto quelato. Su origen se encuentra principalmente en las diferencias de entropía entre quelato y no quelato-reacciones complejas.
Existen dos mecanismos para limitar las reacciones de sustitución de la coordinación complejos, asociativo, que corresponde a la reacción SN2 en la química
orgánica, y disociativos, que corresponde a la reacción SN1 en la química orgánica. El Ligando de cambio es una categoría de reacción de sustitución. Los Procesos asociativos son más probables para iones metálicos grandes que para los más pequeños para que sean más importantes al principio de una serie de transición y miembros más pesados de una familia.
Un aumento en el estado de oxidación del metal reduce la tasa de cambio aunque hay excepciones, y la tasa de cambio de Ti (III) aparece muy grande en comparación con los otros iones trivalentes (e incluso algunos iones divalentes). La razón de esto es que existe un alto grado de carácter asociativo a las reacciones de los elementos más grandes en una serie de transición y la energía de activación de estas reacciones se relaciona directamente con la ocupación de los orbitales t2g. Ti (III) tiene un solo electrón t2g y V (III) sólo dos, mientras que V (II) tiene tres electrones t2g. El hecho de que el intercambio de agua se produce más rápidamente en el [Rh (NH3)5OH2] 3 + es que al Co (III) se le atribuye un cambio en el mecanismo más complejo de rodio. Hay dos razones para esto. En primer lugar, el más pequeño Co3 + ion (0,53 a) sólo puede reaccionar por un proceso disociativo, mientras que elorbital t2g de los de iones más grandes de rodio (0,67 a, Ir = 3 + 0.73 a) grupo. También aumentara la fuerza de adhesión cuando se tiene un metal pesado, de modo que los procesos disociativos son necesariamente más lentos. (3) La sustitución e intercambio de l V (II) es mucho más lenta en relación con los otros de la primera serie, los elementos divalentes también se relacionan con la ausencia de electrones.
En el modelo de campo de cristal la presencia de electrones por ejemplo, significa que hay un aumento de electrones de repulsiones de los pares de electrones del ligando y por lo tanto más y más débil. En el modelo de orbitales moleculares son los orbitales antienlazantes por ejemplo, con respecto a la interacción metal-ligando y la presencia de los electrones en estos orbitales reduce el orden de enlace para la interacción metal-ligando.
Conclusión
Después de haber leído el artículo podemos darnos cuenta de los múltiples factores que afectan la reacción, la estabilidad y probabilidad de formación de los complejos, así como podemos entender y conocer m ejor algunos conceptos vistos durante las clases. Tomando en cuenta lo leído llegamos a la conclusión de que un complejo se formara si su constante de formación es grande, si el radio atómico es grande entonces el complejo se formara con mayor rapidez, también el estado de oxidación del metal es un factor importante debido a que de este depende las fuerzas de atracción o repulsión para la mejor formación de un complejo.
