Números de Coordinación

Números de Coordinación

Química de coordinación

Q. Eduardo Herappe Mejía

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

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

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)

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

Coordinación número 1

• Pares iónicos en fase gas NaCl

• M+1 = Ag ó Cu

M


• 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


• 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


• 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


• Numero de coordinación importante en química porque presenta isomería

• Tetraédrico o cuadro plano

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

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

isomería

• Isomería en complejos [MA2B2]

MA

A B

BM

A

B A

B

cis trans


• 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

Geometrías

• Ejemplos [Cr(NH3)][CuCl5] [Cr(en)3][Ni(CN)5]

Distorsión en orbitales

• Clorobis(difenilfosfinoetano)cobalto (II)

Cl

CoP

P

P

P

Cl

CoP

P

P

P

Rojo

Verde

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

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


• 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

Distorsión tetragonal

Distorsión trigonal

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

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


• Poco común • Debido a la inestabilidad atribuida a la energía adicional

de un ligante ya que la repulsión ligante-ligante aumenta


• La geometría de octaedro coronado es la más común para estas compuestos

• Ligantes específicos para su síntesis

N

HN

NH

HN

N

N

N


• 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


• 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

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


• Se conocen complejos con 9 ligantes con algunos lantánidos en forma Ln(H2O)9

3+

• Algunos hidruros [MH9]2- M= Tc, Re

Factores que afectan el numero de coordinación

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

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


• 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

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

CN– NO2– Phen en NH3 Gly H2O ox2–

CO32–

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