Historia de La Química de Coordinación

HISTORIA DE LA QUÍMICA DE COORDINACIÓN La química de coordinación es una rama de la química, en la cual, se estudian las propiedades de los complejos neutros o compuestos iónicos en el que al menos uno de los iones sea un átomo o un ion metálico central rodeado por un conjunto de aniones o moléculas neutras conocidas como ligantes. En los compuestos de coordinación, el grupo central actúa como acido de Lewis y los ligantes debido a que son donadores de pares electrónicos actúan como base de Lewis. El estudio de los compuestos de coordinación inicio analizando las teorías de tres grandes químicos, el químico danés Sophus Mads Jorgensen (1837-1914) en compañía de Blomstrand y el químico suizo Alfred Werner (1866-1919), estos químicos tuvieron diferencias fundamentales en la interpretación de los fenómenos que observaban, ambos tuvieron que sintetizar miles de compuestos de coordinación con la finalidad de encontrar la forma de como los compuestos saturados (las sales metálicas y los ligantes) se unen para formar los compuestos de coordinación. Werner desarrollo la idea de la esfera de coordinación para explicar la actividad química, la conductividad eléctrica y la isomería en estos compuestos y logro explicar mejor el comportamiento de los compuestos que Blomstrand-Jorgensen, quienes consideraban que los compuestos de coordinación están formados por el encadenamiento de los ligantes. La teoría propuesta por Blomstrand-Jorgensen en 1869 se le conoce como teoría de las cadenas, esta teoría tenía la finalidad de explicar la existencia de los compuestos metálicos. En esos tiempos se creía que los elementos solo podían exhibir un tipo de valencia, Blomstrand y su alumno Jorgensen sugirieron que solo podían admitirse tres enlaces al cobalto (III) en sus complejos y por lo tanto ellos propusieron una estructura en forma de cadena para explicar cómo están ligadas las seis moléculas de amoniaco adicionales en el CoCl 3*6NH3.

De acuerdo con esta teoría, los tres cloros precipitan fácilmente al agregar iones  Ag+ porque están separados separados del cobalto por cierta distancia. distancia. El CoCl 3*5NH3  hay un cloro directamente único a cobalto y se suponía que este es el que no se ioniza y no precipita al instante como cloruro de plata.

Alexia Hernández Jiménez

La estructura de CoCl 3*4NH3  concuerda con los experimentos porque dos cloros están más firmemente ligados que el tercero.

El siguiente miembro de esta serie, CoCl 3-3NH3, si la estructura que se presenta a continuación fuese correcta, debería esperarse que los cloruros se comportaran como lo hacen los del CoCl 3-4NH3, y el profesor Jorgensen no logro la preparación de este último compuesto, pero en cambio, tuvo éxito al preparar el compuesto de Iridio IrCl 3-3NH3.

La solución acuosa de este compuesto no condujo la corriente eléctrica ni produjo precipitado alguno al añadirle una solución de nitrato de plata y por lo tanto Jorgensen comprobó que su teoría de las cadenas no podía ser aceptada. Sin embargo la teoría propuesta por Werner, mejor conocida como la teoría de coordinación de Werner permitió aclarar el concepto de valencia. Werner estableció que un ion central podía estar combinado con un determinado número de átomos, moléculas o iones formando se esfera de coordinación. Por tanto, de acuerdo con Werner, un ion metálico posee no solo una carga característica (valencia principal o electrovalencia), sino también un determinado índice de coordinación, que expresa el número de ligandos presentes en la esfera de coordinación. Werner sugirio los siguientes postulados. 1.- Para un ion existen dos tipos de valencias: Valencias primarias o ionizables Valencias secundarias o no ionizables Alexia Hernández Jiménez

2.- El número de valencias secundarias para un ion es constante, por ejemplo: Seis para Pt 4+, Co3+, Ti3+, Fe3+ Cuatro para Pd 2+ , Pt2+ , Cu2+ , Ni2+ Dos para Cu +, Ag+ y Hg2+. 3.- Las valencias secundarias deben satisfacerse por los aniones o moléculas neutras que tienen pares electrónicos libres (p. ej. haluros, cianuro, aminas, amoniaco, agua, etc.) 4.- En un compuesto las valencias secundarias deben satisfacerse totalmente. Una vez satisfechas éstas, se satisfacen las valencias primarias por aniones en caso de que el complejo formado sea catiónico, o por cationes si éste fuera aniónico. 5.- Las valencias secundarias están fijas en el espacio y poseen un arreglo geométrico definido, aún en solución. Así las cuatro valencias secundarias del níquel son tetraédricas, del cobre (II) son planas y las seis del cobalto (III) o del cromo (III) son octaédricas. Con los postulados anteriores, Werner pudo explicar las diversas propiedades del cloruro de cobalto (III) y de sus complejos de amoniaco asignando seis valencias secundarias al cobalto (III).

Propiedades de los complejos CoCl3-NH3

Complejo CoCl3*6NH3

Nombre Color Luteo

CoCl3*5NH3  Purpúre o CoCl3*4NH3 violeo

Amarill o Púrpur  a Violeta

Moles de AgCl

Conductividad

Formula de Werner

precipitado 3

431.6

[Co(NH 3)6]

2

261.3

[Co(NH 3)5Cl]2 +*2Cl-

1

-

[Co(NH 3)4Cl2]+*Cl-

+

3Cl-

Esta teoría explicaba las siguientes reacciones con AgNO3 (ac) considerando que en disolución acuosa estos dos compuestos se ionizan de la siguiente manera:

Alexia Hernández Jiménez

 Así el compuesto compuesto (a) produce tres moles de Cl- por mol del compuesto necesario para precipitar tres moles de AgCl (s) mientras que el compuesto (b) produce solamente dos moles de Cl-. Para esto Werner se basó en amplios estudios sobre la conectividad eléctrica de los compuestos de coordinación. El compuesto (a) es mejor conductor que el compuesto (b), ya que se produce cuatro iones comparados con tres iones que produce el compuesto (b). El compuesto CoCl3*4NH3 es todavía peor conductor y le corresponde la formula [CoCl 2. (NH3)4] Cl. El compuesto CoCl 3.3NH3  es un electrolito y le corresponde la fórmula [CoCl3.(NH3)3]. Werner dedujo que la estructura de las entidades de coordinación con Número de Coordinación 6 debería ser octaédrica. Para llegar a esta conclusión siguió un método para algunos isómeros derivados de la estructura del benceno, el cual consistió en suponer que los compuestos con este número de coordinación simétricos regulares y por lo tanto deberían tener una estructura hexagonal plana o de prisma trigonal u octaédrica. El análisis del número de isómeros teóricos posibles y la comparación con el número de isómeros sintetizados para composiciones del tipo [MA2B4] y [MA3B3] lo llevó a concluir que la estructura debía ser octaédrica. Esta propuesta fue contundentemente ratificada por el mismo Werner, al determinar que complejos con ligantes bidentados eran ópticamente activos. Werner afirmaba que la presencia de isomería óptica para complejos del tipo [M (AA)3] era evidencia de la estructura octaédrica debida a la disimetría de la molécula; algunos químicos orgánicos estaban en desacuerdo con su hipótesis aduciendo que la actividad óptica se debía a la presencia de átomos de carbono en la estructura y que esta propiedad era exclusivamente debida al carbono. Esta controversia llevó a Werner y su grupo en 1914 a sintetizar el más extraordinario complejo de la época [Co (Co (NH 3)4)3(OH)6], el cual no contenía carbono en su estructura éste presentó isomería óptica, consolidando la teoría de la coordinación, y además mostrando que esta isomería es una función de la simetría de las moléculas en general y no específica sólo de un átomo. En conclusión, estas teorías abrieron grandes puertas a diversas e importantes investigaciones sobre los compuestos de coordinación y fue un salto muy importante y trascendente en la historia de la química de coordinación en especial la teoría de Werner siendo ésta la base de la química de estos compuestos y desglosándose de esta teoría algunas otras como la teoría de orbitales de enlace. Werner obtuvo el Premio Nobel en 1913 por el desarrollo de su teoría de la coordinación. En sus conceptos fundamentales, ésta continúa vigente ya que permite explicar correctamente muchos de los aspectos estructurales de los compuestos de coordinación. Fue el primer y único químico inorgánico en ganar el Premio Nobel antes de 1973. Aunque la teoría de cadenas de BlomstrandJorgensen era errónea contribuyo de manera significativa a la teoría de Werner. Esto es un ejemplo más de que tan maravilloso es todo lo que nos rodea, todo es química y los compuestos de coordinación tienen diversas aplicaciones y son de Alexia Hernández Jiménez

gran importancia en la industria, por ejemplo, para la extracción de metales preciosos de las minas se emplea el cianuro como ligando, ya que facilita la disolución de estos metales, muy difíciles de extraer. También se emplean los complejos como colorantes, especialmente los de la familia de los alumbres. La reacción de formación de dichos compuestos se emplea además por la policía para detectar el alcohol en el aliento en los controles de alcoholemia

Bibliografía -Química Inorgánica “Principios de estructura y reactividad” James E Huheey, Ellen Richard Keiter. Oxford 4 edición Pag 411-416 -Principios de la Química Inorgánica G.S. Manku 2da edición Mc Graw Hill Pag. 429-439 -Química Inorgánica “Principios de estructura y reactividad” James E Huheey, Ellen Richard Keiter. Oxford 4 edición Pag 411-416 -Principios de la Química Inorgánica G.S. Manku 2da edición Mc Graw Hill Pag. 429-439 http://www.uclm.es/profesorado/pablofernandez/QG-07complejos/complejos%20teoria.pdf http://members.tripod.com/al_7801.mx/quimica_coordinacion03.html http://books.google.com.mx/books?id=eP9uAHKwcEC&pg=PA671&dq=teoria+de+coordinacion+de+werner&hl=es&sa=X&ei=_xOcUf  vjI4OE8ATanYGICA&ved=0CDgQ6AEwAg#v=onepage&q&f=false http://books.google.com.mx/books?id=8nmy_fmA3lMC&pg=PA14&lpg=PA14&dq=j orgensens+quimica+de+coordinacion&source=bl&ots=LCyxIEI_Kq&sig=nSW78EJ -pc20ukXkBjleMXCz0xQ&hl=es&sa=X&ei=7_ObUYSK4HirAHe74AY&ved=0CDIQ6AEwAQ#v=onepage&q=jorgensens%20quimica%20 de%20coordinacion&f=true

Alexia Hernández Jiménez