números de coordinación
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Números de Coordinación
Química de coordinación
Q. Eduardo Herappe Mejía
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Objetivo
• El análisis de la existencia de varios números de coordinación así como la estructura molecular y el efecto de esta estructura en sus propiedades físicas y químicas
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Inicios
• Los números de coordinación para un ion metal • 1 hasta 12 • NaCl y óxidos metálicos • Sin embargo los compuestos con números de
coordinación altos (10, 11, 12) no se consideran compuestos de coordinación ya que no se tiene como moléculas discretas
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Números de coordinacion
• Los números de coordinación más comunes para su estudio son 2 hasta 9
• Siendo 6 el más importante • El número de coordinación depende de la relación de
radios así también la estructura (caso particular de 4)
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Relación de radios
Número de coordinación
Razón mínima de radios
Estructura molecular
4 0.225 Tetraedro/Plano cuadrado6 0.414 Octaedro6 0.528 Prisma trigonal7 0.592 Octaedro truncado8 0.645 Antiprisma cuadrado8 0.668 Dodecaedro8 0.732 Cubo9 0.732 Prisma trigonal12 0.902 Icosaedro12 1 Coboctaedro
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Coordinación número 1
• Pares iónicos en fase gas NaCl
• M+1 = Ag ó Cu
M
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Coordinación número 2
• Son pocos los ejemplos generalmente iones +1
• Metales como Hg (II), Cu (I), Ag(I) especies (d10)
• [Cu(NH3)2]+, [Ag(NH3)2]+ , [CuCl2]-, [AgCl2]- [AuCl2]-, [AgCN2]- , [HgCN2]-
• La poca estabilidad de los complejos se muestra con los bisciano complejos de Au y Cu en estados sólido poseen cadenas generando un modo de coordinación de 3
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Coordinación número 2
• Ligantes como [N(SiMe3)2]- [N(SiPh2Me)2]- generan compuestos con Mn+2, Fe+2, Co+2, Ni+2
• La geometría esperada es la lineal con algunas excepciones si la energía del orbital es cercana a s o p el orbital dz
2 remueve densidad electrónica y distorsiona el enlace
• Hg=Au>Ag>Cu
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Coordinación número 3
• Este es número de coordinación muy poco común
• Algunos ejemplos CsCuCl3 infinitas cadenas lineales [HgI3]-
• [Ph3P)3Pt]
• La geometría en todos estos ejemplos es de trigonal plana con el metal en el centro con una hibridación sp2
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Coordinación número 4
• Numero de coordinación importante en química porque presenta isomería
• Tetraédrico o cuadro plano
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Tetraédricos
• Cumplen con los requerimientos estéricos mínimos • Hibridación sp3
• Son favorecidos por ligantes “largos” Cl-, Br-, I- , configuraciones (ns0), (n-1)d10 ns0 np6, d7
• Be+2, Zn+2, Ga+3, Co+2
• Caso particular de Cp
Fe
OC
Ac
R3P
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Cuadros planos
• Son menos favorecidos estéricamente, requiere ligantes grandes
• Ligantes chicos favorecen la formación de octaedro• Solo con pocos iones metálicos con configuración d8
Ni2+, Pd2+, Pt2+ y Au3+
• Complejos Cu2+ d9, Co2+ d7
, Cr3+ d4 algunos de Co3+ d6
• Se han logrado la síntesis de complejos planos con alto impedimento estérico
Cdfht O
O thf
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isomería
• Isomería en complejos [MA2B2]
MA
A B
BM
A
B A
B
cis trans
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Coordinación número 5
• Son difíciles de encontrar [CoCl2dien]
• Si las fuerzas electrostáticas el complejo sufre desproporcion [Codien2][CoCl4]
• [CoX2(Et4dien)]
• El de Ni forma cuadro plano
NH2
HN
NH2
dien
N
HN
N
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Geometrías
• Ejemplos [Cr(NH3)][CuCl5] [Cr(en)3][Ni(CN)5]
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Distorsión en orbitales
• Clorobis(difenilfosfinoetano)cobalto (II)
Cl
CoP
P
P
P
Cl
CoP
P
P
P
Rojo
Verde
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Modificación de acuerdo al ligante
• Preferencias dipiramide trigonal:• Ligantes con preferencia en posiciones ecuatoriales • Aceptores π
• NO+>CO>CN->SnCl3->Cl->PR3>C2H4>CH3
-
• Preferencia pirámide cuadrada• Ligantes impedidos estéricamente, la posición apical es
preferida por ligantes electronegativos
M
N
N
N
N
X
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Isomería
• isómeros geométricos
• isómeros ópticos
• combinación de ambos
A
B
B
C
C
A
B
C
C
B
Mo
Cp
OC
OC
N
N
Mo
Cp
N
N
CO
CO
Mo
Cp
Cl
PPh2R
CO
CO
Mo
Cp
Cl
OC
CO
RPh2P
cis-quiral trans-aquiral
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Coordinación número 6
• El más común de los números de coordinación, geometría octaédrica
• Cr+3 y Co+3 solo presentan esta geometría
• Octaedros distorsionados • Dos efectos distorsión tetragonal y elongación y
compresión
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Distorsión tetragonal
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Distorsión trigonal
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Prisma trigonal
• El MoS2 era el único ejemplo de prisma trigonal
• Ahora se conoce la estructura de Re(S2C2Ph2)3
S
S S
S
S S
Re
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Isomería
• Geométrica
• Óptica
MA
B
B
A
B
BM
B
B
B
A
A
B
cis trans
A
A
B
A
B
B
B
B
B
A
A
A
fac mer
M M
D L
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Coordinación número 7
• Poco común • Debido a la inestabilidad atribuida a la energía adicional
de un ligante ya que la repulsión ligante-ligante aumenta
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Coordinación número 7
• La geometría de octaedro coronado es la más común para estas compuestos
• Ligantes específicos para su síntesis
N
HN
NH
HN
N
N
N
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Coordinación número 8
• Se han encontrado diversos reportes de compuestos con número de coordinación de 8 especialmente después de técnicas de rayos-x
• Factores importantes • Tamaño del catión metálico
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Coordinación número 8
• Metales lantanidos actínidos, zirconio, hafnio tantalo, niobio, molibdeno y wolframio
• Se requieren ligantes electronegativos y pequeños como nitrógeno, oxigeno, carbono y fluor
• Otro factor importante elevados números de oxidación • Generalemnte en forma de cubo, antiprisma y decaedro
en una hibridación sp3d4
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Altos números de coordinación
• Existen muy pocos reportes de estructuras con números de coordinación mayores a 8
• El numero de coordinación de 12 es un ejemplo de ello
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Altos números de coordinación
• Se conocen complejos con 9 ligantes con algunos lantánidos en forma Ln(H2O)9
3+
• Algunos hidruros [MH9]2- M= Tc, Re
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Factores que afectan el numero de coordinación
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Bajos números de coordinación
• Bajos estados de oxidación poseen electrones así que no permiten la contribución de donadores como los ligantes conduce a la formación de números de coordinación bajos
• En un complejo un ligante con gran volumen impide la coordinación de otros ligantes
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Bajos números de coordinación
• Cualquier catión con bajo número de coordinación es un ácido de Lewis susceptible al ataque de un contra ión por esta razón aniones con baja basicidad y baja susceptibilidad a coordinación estabilizan de acuerdo al tamaño al complejo especies como BF4
-, CF3OSO2- son
comúnmente elegidas como contra iones
B
F
FF
F
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Altos números de coordinación
• Altos estados de oxidación y ligantes duros. • Esto favorece la contribución electrostática facilidad de
los ligantes de donar densidad electrónica y del metal para aceptarla
• Bajo volumen e impedimento del ligante• Cationes gandes y de baja acidez
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
CN– NO2– Phen en NH3 Gly H2O ox2–
CO32–