Química de coordinación
Los compuestos de coordinación contienen un átomo o ion metálico central rodeado de ligandos que donan densidad electrónica. Su comportamiento depende del metal, de su estado de oxidación, del conjunto de ligandos y de la disposición tridimensional alrededor del centro.
Centro metálico, ligandos y número de coordinación
Un ligando se une mediante uno o varios átomos donadores. Los ligandos monodentados enlazan a través de un único sitio donador; los quelantes lo hacen a través de varios. El número de coordinación cuenta los átomos donadores directamente unidos al metal, no simplemente el número de moléculas de ligando.
Ejemplo: en [Co(NH3)6]3+, los seis átomos de N donadores dan un número de coordinación 6.
El estado de oxidación es una herramienta formal de contabilidad
El estado de oxidación del metal se obtiene equilibrando las cargas formales de los ligandos con la carga global del complejo. Es muy útil para contar electrones, pero no debe confundirse con una carga parcial medida sobre el metal.
En [Fe(CN)6]4−, seis ligandos CN− aportan −6. Como el complejo tiene carga −4, el Fe se asigna formalmente como +2.
Color y magnetismo proceden de la estructura electrónica
Cuando la energía de la luz visible coincide con una transición electrónica permitida, determinadas longitudes de onda se absorben y la luz transmitida o reflejada aparece coloreada. El color observado no es una etiqueta exclusiva de un ion metálico: cambian con el ligando, la geometría y el estado de oxidación.
Los electrones desapareados producen paramagnetismo. Que los electrones se emparejen en orbitales de menor energía o ocupen niveles superiores depende de la competencia entre el desdoblamiento del campo de ligandos y la energía de apareamiento.
Isomería y quelación
Complejos con la misma fórmula pueden diferir en conectividad o en disposición espacial. La isomería cis/trans y la isomería óptica pueden por ello modificar propiedades físicas o biológicas.
Los ligandos quelantes suelen originar complejos especialmente estables porque varios sitios donadores se unen al mismo metal; para disociar el complejo deben romperse o reorganizarse varios contactos.
Ejemplos resueltos
1. Estado de oxidación del cobalto
En [CoCl₄]²⁻, cuatro Cl⁻ suman −4. Para que la carga total sea −2, el Co debe estar formalmente en +2.
2. Número de coordinación con un ligando bidentado
Tres ligandos etilendiamina aportan dos átomos de N donadores cada uno. Por tanto, [M(en)₃] tiene número de coordinación 6.
3. Inferencia a partir del magnetismo
Si un complejo es atraído hacia una región de campo magnético más intenso, debe contener al menos un electrón desapareado y es, por tanto, paramagnético.