2 Iones Complejos

7/22/2019 2 Iones Complejos

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IONES COMPLEJOS


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Qu es un ion complejo?

Cuando un catin, llamado ion central, se

neutras, llamadas ligandos, para formar unnuevo ion se llama ion complejo.

Por lo general el ion central es un ion metlico.


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Ion complejo Tipo de ion.

Cu(NH3)42+ complejo catinicoAg(CN)2- complejo aninico

- 2

FeF63- complejo aninico

CdCl+ Complejo catinico

El agua puede actuar como ligando y los iones metlicos seencuentran a menudo en forma de acuocomplejos o complejoshidratados.

As por ejemplo Cu2+ se encuentran en realidad asociados a 4molculas de agua como Cu(H2O)42+.


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Metales mas comunes que forman complejos:

Fe3+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Co2+, Pt4+, Au+, Ag+, Hg++

La mayoraLa mayora

Metales alcalinos:Metales alcalinos: NaNa++, K, K++, Li, Li++

Ningn ion complejoNingn ion complejo

MetalesMetales alcalinoterreosalcalinoterreos:: CaCa++++, Ba, Ba++++, Sr, Sr++++

Pocos iones complejos,Pocos iones complejos,

en condiciones especialesen condiciones especiales


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Algunos complejos solubles de importancia en Hidrometalurgia

NH3 CN- Cl- F- OH- S-2 S04-2 C03-2

Ag+ Ag(NH3)2+ Ag(CN)2- AgCI2-

AI3+ AIF63- AI(OH)4-

As3* AsS33-

Ass+ AsS43-

Au+ Au(NH3)2+ Au(CN)2-

+ -4

Be2+ BeF3- Be(OH)3-

Co2* Co(NH3)62+ Co(CN)64-

Co3+ Co(NH3)6

3+ Co(CN)6

3-

Cu+ Cu(NH3)2+ Cu(CN)2- CuCI2-

Cu2+ Cu(NH3)42+ CuCI3-

Fe2+ Fe(CN)64-

Fe3+ Fe(CN)63- Fe(SO4)2-


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Algunos complejos solubles de importancia en Hidrometalurgia

NH3 CN- Cl- F- OH- S-2 S04

-2 C03-2

Hg2+ Hg(NH3)22+ Hg(CN)42- HgCI42- HgS22-

Mn2+ Mn(CN)64-

Nb5+ NbF72-

Pt4+ PtCI62-

Sb3+ . Sb(OH)4- SbS33-

Sb5+ Sb(OH)6- SbS43-

Si4+ SiF62-

Sn4+ SnCI62- Sn(OH)62- SnS32-

Ta5+ TaF72

-U022+ UO2(SO4)3- UO2(CO3)34-

Zn2+ Zn(NH3)42+ Zn(CN)42- Zn(OH)3-


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NH3CN-

Ligandos inorgnicos Cl-

mas comunes: OH-

H2O

Las especies LIGANDOS tienen como

caracterstica fundamental el poseer por

lo menos un par libre de electrones paraser compartidos con el catin metlico o

ion central .


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tomo de O tiene 8 electrones (2,6) y el de H 1 electrn

Covalent Bond

1 par de e- libres

Covalent Bond

1 par de e- libres


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tomo de N tiene 7 electrones (2,5) y el de H 1 electrn

1 par de e-

libres

omo e ene e ec rones , y e e e ec rones ,

2 par de e- libres

tomo de Cl tiene 17 electrones (2,8,7)

4 par de e- libres


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Se define como el nmero mximo de ligandos

asociados a un ion metlico.

No existen reglas determinadas para predecir este nmero.

Una regla prctica es la siguiente:El nmero mximo de ligandos que se asocian a un inmetlico es a menudo el doble de la carga inica del ion.

Ejemplo:Para los iones: Ag+ y Au+, el nmero de coordinacin es 2.


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Nmeros de coordinacin para iones comunes

Ncoordinacion Iones

2 Cu+ Ag+ Au+

3 Cu+ O2- Pb2+

4 Cu2+ Cd2+ Zn2+

6 Co2+

, Co3+

Ni2+

, Ni3+

Fe2+

, Fe3+

Pb4+ Mn2+ Sn4+, Sb3+


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Un metal no tiene porque estar asociado con su nmero mximo

de ligandos (excepto en el caso del agua).As por ejemplo, en una disolucin que contenga Cu2+ y NH3pueden encontrarse los siguientes iones:

Cu(NH3)42+, Cu(NH3)32+, Cu(NH3)22+, Cu(NH3)2+, Cu2+.

Aunque en realidad seria:

Cu(NH3)42+, Cu(NH3)3(H20)2+, Cu(NH3)2(H20)22+,Cu(NH3)(H20)32*, Cu(H20)42+.

Para concentraciones muy elevadas de NH3libre existe tambinalgo de Cu(NH3)52+.

El nmero de iones complejos y sus concentraciones relativasdepender de las concentraciones de Cu2+ y NH

3en la disolucion.


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La nica manera segura de conocer la composicin deun sistema de iones complejos (previamente estudiado)

.


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-Con cuatro ligandos generalmente es un tetrahedro,con los ligandos ocupando los vrtices de este.

Representacin geomtrica de un ion complejo

HN

++

H

H

..

HH

Zn(NH3)4++

NH

El nmero de coordinacin y la geometra del complejo estndeterminadas por la estructura electrnica del tomo central y

de los ligandos.

-Con 6 ligandos forman generalmente octaedros.

H H

H

..

HH

N


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Mecanismo de formacin deiones complejos

Cu2+ + NH3 = Cu(NH3)2+

Cu(NH3)2+ + NH3 = Cu(NH3)22+

Cu(NH3)22+ + NH3 = Cu(NH3)32+

Cu(NH3)32+ + NH3 = Cu(NH3)42+

La carga elctrica que presenta el ion complejo sedetermina ajustando la ecuacin inica de su formacin.


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DIVISIN DE LOS IONES COMPLEJOSDIVISIN DE LOS IONES COMPLEJOS1. Desde el punto de vista del ion metlico

ion central COMPLEJOS MONONUCLEARES

central junto con sus ligandos asociados.

COMPLEJOS POLINUCLEARESContienen dos ms iones metlicos centrales por cadamolecula de un ion complejo: Fe2(OH)2+4, Bi5(OH)8+2


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2. Desde el punto de vista del ligando

COMPLEJOS MONODENTADOS ("con solo un diente")

Los ligandos pueden satisfacer una sola posicin de

coordinacion de un ion metlico por ligando, es decir, el

ligando posee una pareja de electrones que pueden ser

utilizados para formar un enlace metal-ligando

En general con los ligandos inorgnicos: NH3, H20, F-, CN-.


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COMPLEJOS POLIDENTADOSCuando un ligando posee mas de una pareja deelectrones que pueden ser utilizados para formar unenlace metal-ligando, es decir el ligando puedecompartir dos o mas pares libres de electrones con el

coordinacion del metal.

Por ejemplo, el ligando orgnico ETILENDIAMINA (EN):

:N

H

H

N:

H

H

CH CH2 2


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La etilendiamina EN con sus dos pares libres de electrones se

une al ion metlico satisfaciendo dos posiciones del metal, dando

lugar a un anillo; as es el caso de la etilendiamina de cobre:

H H

CH2

CH2

:

H

N:

H

H

Cu2+

:

H

:N

H

H

CH2

CH2


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Otro ligando importante es el cido etilendiaminotetraactico,

que generalmente se conoce como EDTA:

Este EDTA reacciona siempre segn una sencilla proporcin

uno a uno con un ion metlico: Mn+ + Y4- = MYn-4

En donde Y4- es una abreviatura que representa la forma ionizada del

EDTA.


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Los complejos formados por ligandos polidentados se

denominan QUELATOS.

Con estos quelatos solamente se puede formar una

sola clase de compuestos, en cambio con los ligandos

monodentados se pueden formar compuestos

intermedios.


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Los complejos quelatos son ms estables que

aquellos en los que intervienen ligandos

monodentados, asi por ejemplo:

KEST del Cu(NH3)42+ = 4*1012

KEST del Cu(EN)22+ = 4*1019


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VENTAJAS DE LA FORMACIN DE IONES COMPLEJOS

La formacin de complejos proporciona una manera de aumentar la

solubilidad de un metal.

Con frecuencia se impide que un ion metlico simple precipite o

intervenga en una reaccin, formando un ion complejo, lo cual hace

disminuir la concentracin del ion metlico en la disolucin.

La formacin de complejos proporciona una manera de controlar la

concentracin de un ion metlico simple en solucin.


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PREGUNTAS ?????


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CONSTANTES DE FORMACIN DECONSTANTES DE FORMACIN DEESTABILIDADESTABILIDAD

Ejemplo: Cd-Cl

1. Cd++ + Cl- = CdCl+ [ ][ ]+++

=

ClCdK

CdCl1

2. CdCl+ + Cl- = CdCl2(aq)

3. CdCl2(aq) + Cl- = CdCl3

-

4. CdCl3-

+ Cl-

= CdCl4-2

[ ][ ]+=

ClCdClK

2(aq)

2

CdCl

[ ][ ]

=

ClCdClK

aq)(2

33

CdCl

[ ][ ]

=

ClCdClK

23

2

4

4

CdCl


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CONSTANTES DE FORMACIN GLOBAL CONSTANTES DE FORMACIN GLOBAL TOTALTOTAL

Ejemplo: Cd-Cl

1. Cd++ + Cl- = CdCl+ 11CdCl

KClCd

==++

+

2. Cd++ + 2Cl- = CdCl2(aq)

3. Cd++ + 3Cl- = CdCl3-

4. Cd++

+ 4Cl-

= CdCl4-2

[ ][ ]212

2(aq)

2

CdClKK

ClCd==

++

[ ][ ] 32133

3CdCl KKK

ClCd==

++

[ ][ ]43214

2

4

4

CdClKKKK

ClCd==

++


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Como se puede apreciar, las constantes soncombinaciones de las constantes K. Para efectos declculos estas constantesse pueden utilizar.

= 1

CdCl4-2 = Cd++ + 4Cl-

Estas constantes de inestabilidad no se pueden usardirectamente para clculos.

[ ][ ]

[ ]24

4

++

=

CdCl

ClCdK DADINESTABILI


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FORMACIN DE COMPLEJOS DEFORMACIN DE COMPLEJOS DESLIDOSSLIDOS

Por ejemplo formacin de complejos desde sales ligeramente

solubles y que estn en exceso en presencia de un anin:

Ejemplo: AgCl(s) - Cl-

AgCl(s) = Ag+ + Cl-

+

= ClAgKps


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1. AgCl(s) = AgCl(aq)

2. AgCl(s) + Cl- = AgCl2-

(aq)1 AgCl=K

[ ]

=

ClK 22 AgCl

2

3. AgCl(s)

+ 2Cl- = AgCl3

-2

4. AgCl(s) + 3Cl- = AgCl4

-3

Estos equilibrios slo pueden suceder cuando se tiene un

exceso de AgCl(s) sin disolver y existe suficiente Cl-.

[ ]2

3

3

=

ClK

[ ][ ]3

3

44

AgCl

=

ClK

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