Practica N 12: Compuestos de coordinacin

1. Objetivos:
- Comprobar con la experimentacin la formacin de complejos de
coordinacin.
- Observar y obtener compuestos de coordinacin con ligando
monodentados y polidentados
2. Marco terico:
Los Compuestos de coordinacin son compuestos de metales con
molculas o grupos aninicos, llamados ligantes. Los metales ms comunes
en estos compuestos son los de transicin, Fe, Cu, Ni, Pt, etc. y los ligantes
se caracterizan por poseer tomos con pares de electrones libres, tales
como H2O, NH3, CN-, CO, Cl-, etilendiamina y muchos ms.

- Teora de Werner

Alfred Werner Es Alfred Werner profesor de Quimica en Zurich, el

quimico que corre el telon del misterio de los "complejos"; su genialidad
consistio fundamentalmente en considerar que habia mas de una
valencia, o atomicidad, que podia exhibir simultaneamente un atomo. La
primera parte de su teoria de la coordinacion, publicada en 1893, puede
resumirse en los siguientes tres postulados:

La mayora de los elementos qumicos presentan dos tipos de valencia,

la valencia primaria o unin ionizable, hoy nmero de oxidacin y la
valencia secundaria o unin no ionizable, hoy nmero de coordinacin.

Postulado 1: La valencia secundaria, es decir, el nmero de

coordinacin, se representa por una lnea continua indicando el
enlace de cordinacin.

Postulado 2: Los elementos tienden a satisfacer tanto su valencia

primaria como su valencia secundaria.

Postulado 3: La valencia secundaria o nmero de coordinacin, est

dirigido hacia posiciones definidas en el espacio.

Estos tres postulados daban una explicacin satisfactoria a las

preguntas que se venan haciendo los qumicos respecto a los
"complejos. Tomando como ejemplo para la aplicacion de los
postulados la bien conocida y estudiada serie de las animas

CoCl3.6NH3, CoCl3.5NH3, CoCl3.4NH3, CoCl3.3NH3

Se tiene que la valencia primaria o estado de oxidacin del Co en todos

los casos es 3+, y la valencia secundaria o nmero de coordinacin de
este ion es 6. El estado de oxidacin 3+ del Co esta compensado, como
 se ve claramente en todos los casos, por 3 iones cloruro. En el primer
ejemplo todos los cloruros son inicos y no hacen parte del catin
complejo [Co(NH3)6]3+; el nmero de coordinacin 6 est satisfecho por 6
grupos NH3. En el segundo ejemplo, el nmero de coordinacin est
satisfecho por 5 NH3 y 1 Cl-, [CoCl(NH3)5]2+ y nicamente dos cloruros
son inicos.

En el tercer caso, 4 NH3 y 2 Cl- satisfacen el nmero de coordinacin

[CoCl2(NH3)4]+ y en el ltimo caso lo satisfacen 3 NH3 y 3 Cl-,
[CoCl3(NH3)3]. La representacin grfica de estas estructuras puede
apreciarse en la (solo se muestra la parte coordinada) El tercer
postulado es la base de la estereoqumica, planteada inicialmente por
J.H. Van't Hoff en 1874 para el caso de los compuestos orgnicos. Al
respecto, Werner dedujo que la estructura de las entidades de
coordinacin con NC (Numero de Coordinacin) 6 deberan ser
octadrica. Para llegar a esta conclusin sigui un mtodo similar al
empleado por W. Krner en 1874 para algunos ismeros derivados de la
estructura del benceno, el cual consisti en suponer que los compuestos
con este nmero de coordinacin simtricos regulares y por lo tanto
deberan tener una estructura hexagonal planar o de prisma trigonal u
octadrica. El anlisis del nmero de ismeros tericos posibles y la
comparacin con el nmero de ismeros sintetizados para
composiciones del tipo [MA2B4] y [MA3B3] lo llev a concluir que la
estructura deba ser octadrica. Esta propuesta fue contundente mente
ratificada por el mismo Werner, al determinar que complejos con ligantes
didentados (AA) eran ptimamente activos. Werner afirmaba que la
presencia de isomera ptica para complejos del tipo [M(AA)3] era
evidencia de la estructura octadrica debida a la disimetra de la
molcula; algunos qumicos orgnicos le rebatieron su hiptesis
aduciendo que la actividad ptica se deba a la presencia de tomos de
carbono en la estructura y que esta propiedad era exclusivamente
debida al carbono. Esta controversia llev a Werner y su grupo en 1914
a sintetizar el ms extraordinario complejo de la poca
[Co(Co(NH3)4)3(OH)6], cual no contena carbono en su estructura ; ste
present, como hoy es obvio, isomera ptica, consolidando la teora de
la coordinacin, y adems mostrando que esta isomera es una funcin
de la simetra de las molculas en general y no especfica slo de un
tomo. Esta conclusin constituye un argumento ms para considerar la
qumica como una sola, con normas generales, y derrumbar murallas
impuestas artificialmente entre la qumica orgnica y la inorgnica.

- Complejos

Los compuestos de coordinacin han sido un reto para el qumico

inorgnico. Dado que parecan poco comunes se les llam "Complejos"
que aparentemente contravenan las leyes de valencia comunes. En la
actualidad aproximadamente el 70% del nmero de artculos que se
publican en revistas como Journal of Inorganic Chemistry, versan sobre
compuestos de coordinacin.
 El estudio de los compuestos de coordinacin lo inician Alfred Werner
(Premio Nobel 1913) y Sophus Mads Jrgensen.

Muchos elementos tienen "valencias" fijas como el Na=+1 y el O=-2,

mientras que otros presentaban dos o tres "valencias" estables, como el
Cu = +1 y +2, etc.

Resultaba difcil entender, por ejemplo, que la valencia estndar del

cromo fuera +3, y las del platino +2 y +4, pero que sus cloruros tendieran
a reaccionar con amoniaco:

CrCl3 + 6NH3----> CrCl36NH3

PtCl2 + 4NH3----> PtCl24NH3

Es difcil saber cuando se descubri el primer complejo metlico. Quiz

se trata el azul de prusia KCNFe(CN)2Fe(CN)3, obtenido a principios del
siglo XVIII. Sin embargo, la fecha que est registrada es 1798, cuando
Tassaert descubri el cloruro de hexaamncobalto(III) CoCl36NH3. Las
observaciones de Tassaert no se podan explicar mediante la teora
qumica de esa poca.

- Grupos puente: El nombre de los ligantes que unen dos centros de

coordinacin va precedido por la letra griega , que se repite antes del
nombre de cada ligante puente.

sulfato de -dihidroxobis(tetraacuahierro(III))
nitrato de -amido--hidroxobis(tetraamncobalto(III))

- tomo de enlace

Cuando sea necesario, se puede designar el tomo de enlace de un

ligante colocando el smbolo del elemento que est directamente unido,
despus del nombre del grupo (en letras cursivas), separada por un
guin.

(NH4)3 [Cr(NCS) 6]hexatiocianato-N-cromato(III) de amonio

(NH4)2 [Pt(SCN) 6] hexatiocianato-S-platinato(IV) de amonio.

Para el tiocianato, nitrito y cianuro, se pueden utilizar los siguientes

nombres: SCN-1 tiocianato NO2-1 nitro CN-1 ciano NCS-1 isotiocianato
NO2-1 nitrito -NC isociano

- Ismeros geomtricos

A los ismeros geomtricos se les da nombre utilizando los trminos cis

que designa posiciones adyacentes (90 ) y trans posiciones opuestas
(180 ). a veces es necesario utilizar un sistema numrico para designar
 la posiciones de cada ligante. Para los complejos cuadrados los grupos
1-3 y 2-4 se encuentran en posiciones trans.

Para complejos octadricos, los grupos en posicin trans se numeran 1-

6, 2-4 y 3-5:

ion cis-tetraamniodobromorodio(III) 1-amn-2-bromo-4-cloro-6-iodonitro-

(piridina)platino(IV)

- Ismeros pticos

Si una solucin rota el plano de luz polarizada amarilla (lnea de del

sodio) a la derecha, el soluto se designa como el ismero (+), si lo rota a
la izquierda, es un ismero (-). (+) K3 [Ir(C2O4)3] (+)trisoxalatoiridato(III)
de potasio

(-) [Cr(en) 3]Cl3 cloruro de (-)tris(etilendiamina)cromo(III)

- Obtencin

En una sntesis, el paso inicial es encontrar la reaccin que produzca el

compuesto con un buen rendimiento y el paso siguiente es aislar el
producto de la mezcla de reaccin. Las tcnicas ms usadas para este
ltimo paso son las siguientes:

1. Cristalizacin: Concentrar la mezcla de reaccin y enfriar en un bao

de hielo-sal.Si se posee una semilla del compuesto deseado, se puede
inducir la cristalizacin.

2. Extraccin: Agregar lentamente un solvente que sea miscible con el

de la mezcla de reaccin, pero que no disuelva el compuesto deseado.

3. Formacin de una sal: Si el compuesto deseado es un catin, puede

aislarse mediante la adicin de un anin apropiado con el cual forme una
sal insoluble. Para precipitar un complejo aninico, se aade un catin
apropiado. Con frecuencia un ion grande de carga opuesta a la del
complejo facilita su aislamiento.

4. Otras tcnicas que pueden usarse son las cromatogrficas, adems

de la destilacin y sublimacin.

- Isomera

Algunos tipos de isomera se encuentran entre los iones complejos y

compuestos de coordinacin. Estos se pueden agrupar en dos amplias
categoras: los ismeros estructurales que se diferencian en la estructura
bsica o tipo de enlace (qu ligandos se unen al metal central y a travs
de qu tomos). Los estereoismeros tienen el mismo tipo y nmero de
ligandos y el mismo tipo de unin, pero difieren en la forma en que los
 ligandos ocupan el espacio alrededor del metal central. De los siguientes
cinco ejemplos, los tras primeros son del tipo isomera estructural y los
dos restantes son del tipo estereoisomera.

- Isomera de ionizacin

Los dos compuestos de coordinacin cuyas frmulas se muestran a

continuacin tienen el mismo ion central (Cr3+), y cinco de los seis
ligandos (molculas NH3) son los mismos. La diferencia entre estos
compuestos es que uno tiene el ion SO42- como sexto ligando, con un ion
Cl- para neutralizar la carga del ion complejo; el otro tienen el ion Cl-
como sexto ligando y el SO42- para neutralizar la carga del ion complejo.

[CrSO4(NH3)5]Cl [CrCl(NH3)5]SO4

- Isomera de coordinacin

Una situacin semejante a la que se acaba de describir puede surgir

cuando un compuesto de coordinacin est formado por cationes y
aniones complejos. Los ligandos pueden distribuirse de forma diferente
entre los dos iones complejos, como el NH3 y CN- en estos dos
compuestos.

[Co(NH3)6][Cr(CN)6] [Cr(NH3)6][Co(CN)6]

- Isomera de enlace

Algunos ligandos pueden unirse de diferentes formas al ion metlico

central de un ion complejo. Por ejemplo, el ion nitrito, un ligando
monodentado tiene pares de electrones disponibles para la coordinacin
procedentes de los tomos de N y de O.

La frmula del complejo no se ve afectada porque la unin de este

ligando sea a travs del tomo de N o de O. Sin embargo, las
propiedades del ion complejo pueden verse afectadas. Cuando la unin
se produce a travs del tomo de N, el ligando se nombra como nitro. Si
la coordinacin se produce a travs del tomo de O se forma un
complejo nitrito.

[CoCl(NO2)(NH3)4]+ [CoCl(ONO)(NH3)4]+

- Isomera geomtrica

La isomera geomtrica deriva de las distintas posibilidades de

disposicin de los ligandos en torno al ion central. Se presenta en
compuestos de NC = 4, en geometra plano-cuadrada, y en compuestos
de NC = 6, en geometra octadrica. Para complejos de frmula general
MX2L2, slo existe un ismero si su geometra es tetradrica, pero si
fuera plano cuadradra, entonces podran darse dos ismeros, los dos
iones Cl- pueden estar situados en el mismo lado del cuadrado (cis) o en
 vrtices opuestos, en oposicin uno respecto del otro (trans) Para
distinguir claramente estas dos posibilidades, debemos dibujar la
estructura o indicar el nombre apropiado. Las frmulas por s solas no
las distinguen. Los dos posibles ismeros son ismeros geomtricos

3. Parte experimental:
- Materiales:
Tubos de ensayo.
Pipetas.
Solucin de FeSO4
Solucin de CuSO4
Solucin de FeCl3
Solucin de NiCl2
Solucin de CoCl2
Solucin de Na2C2O4
Solucin de DMG
Solucin de NH4OHcc
Solucin de KSCN
Solucin de K4[Fe(CN)6]
Solucin de K3[Fe(CN)6]

- Procedimiento:
Experimento N 1: obtencin de complejos con ligandos monodentados
a) En un tubo de ensayo colocar 1ml de solucin sulfato de cobre (II). Ir
agregando gota a gota el hidrxido de amonio concentrado. Observar los
cambios y anotar.
b) En un tubo de ensayo colocar 1 ml de solucion de sulfato ferroso. Ir
agregando gota a gota el hexacianoferrato (II) de potasio. En otro tubo de
ensayo colocar de nuevo 1 ml de sulfato ferroso y agregar gota a gota
hexacianoferrato (III) de potasio. Observar los cambios y tomar nota.
c) En un tubo de ensayo colocar 1 ml de solucion de cloruro ferrico. Ir
agregando gota a gota el hexacianoferrato (II) de potasio. En otro tubo de
ensayo colocar de nuevo 1 ml de cloruro frrico y agregar gota a gota
hexacianoferrato (III) de potasio. Observar los cambios y tomar nota.
d) Colocar en dos tubos de ensayo 1ml de sulfato ferroso y cloruro frrico
por separado. Agregar a cada uno gota a gota el sulfocianuro de potasio
hasta observar un cambio.
Experimento N 2: obtencin de complejos con ligandos polidentados.
a) En un tubo de ensayo colocar 1 ml de solucin de cloruro niqueloso. Ir
agregando gota a gota dimetilglioxina hasta observar cambio y tomar
apuntes.
b) En un tubo de ensayo colocar 1 ml de solucin de cloruro cobaltoso. Ir
agregando gota a gota dimetilglioxina hasta observar cambio y tomar
apuntes.
 c) En un tubo de ensayo colocar 1 ml de solucin de sulfato cuprico. Ir
agregando gota a gota oxalato de sodio hasta observar cambio y tomar
apuntes.
Experimento N3: formacin de complejos con ligandoamino.
a) En un tubo de ensayo colocar 1 ml de solucin de cloruro cobaltoso. Ir
agregando gota a gota de hidrxido de amonio concentrado hasta
observar cambio y tomar apuntes.
b) En un tubo de ensayo colocar 1 ml de solucin de cloruro niqueloso. Ir
agregando gota a gota de hidrxido de amonio concentrado hasta
observar cambio y tomar apuntes.

4. Resultados:
Experimento N1:

a) CuSO4 + 2NH4OH (NH4)2SO4 + Cu(OH)2

Al agregar 7 gotas de hidrxido de amonio concentrado a la solucin de

sulfato cprico la solucin se torn color celeste con un precipitado del
mismo color. Pero al seguir agregando gotas la coloracin de la solucin
cambio a azul con la desaparicin del precipitado.

b) 6FeSO4 + 3K4[Fe(CN)6] Fe4(Fe(CN)6)3 + 6K2SO4 + Fe2

Al agregar gota a gota el hexacianuroferrato(II) de potasio a la solucin de

sulfato ferroso la solucin se torn una coloracin celeste.

3FeSO4 + 4K3[Fe(CN)6] Fe4[Fe(CN)6]3 + 3K2SO4 + 6KCN

Al agregar gota a gota el hexacianuroferrato(III) de potasio a la solucin
de sulfato ferroso la solucin se torn de color azul

4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] Fe4(Fe(CN)6)3 + 12KCl

Al agregar gota a gota el hexacianuroferrato(II) de potasio a la solucin de

cloruro frrico la solucin se torn de color azul.

FeCl3 + K3[Fe(CN)6] Fe[Fe(CN)6] + 3KCl

Al agregar gota a gota el hexacianuroferrato(III) de potasio a la solucin
de cloruro ferrico la solucin se torn de color verde pantano

c) FeSO4 + 2KSCN Fe(SCN)2 + K2SO4

Al agregar gota a gota el tiocianuro de potasio a la solucin de sulfato

ferroso la solucin se torn de color guinda
 FeCl3 + 6KSCN K3[Fe(SCN)6] + 3KCl

Al agregar gota a gota el tiocianuro de potasio a la solucin de cloruro

ferrico la solucin se torn de color rojo sangre

Experimento N2:

a) NiCl2 + DMG
Al agregar gota a gota el dimetilglioxina a la solucin de cloruro
niqueloso se torn de color rosado con un precipitado del mismo color.

b) CoCl2 +DMG
Al agregar gota a gota el dimetilglioxina a la solucin de cloruro
cobaltoso se torn de color caf amarillento.

c) CuSO4 + Na2C2O4 Na2(SO4) + Cu(C2O4)

Al agregar gota a gota el oxalato de sodio a la solucin de sulfato
cuprico se torn de color esmeralda.

Experimento N3:

a) CoCl2 +2NH4OH Co(OH)2 + 2NH4Cl

Al agregar gota a gota el hidrxido de amonio concentrado a la solucin
de cloruro cobaltoso se torn de color azul de turnbull.

b) NiCl2 + 2NH4OH 2NH4Cl + Ni(OH)2

Al agregar gota a gota el hidrxido de amonio concentrado a la solucin
de cloruro niqueloso se torn de color azul claro.

5. Conclusiones:
- Se pudo demostrar experimentalmente lo expuesto en teoria
- La qumica de coordinacin es importante por sus aplicaciones
industriales (por ejemplo, en catlisis), y tambin es muy relevante para
algunas enzimas (las metaloprotenas), en las que, con frecuencia, el
centro activo es un metal coordinado por aminocidos.
6. Bibliografa:

Arias, G. Agero, J. C. Llpiz. Manual de Laboratorio de Qumica

Inorgnica, Ed. ENSPES, 1983.
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000189_1/html/quimic
a-de-coordinacion-teoria-de-werner.html
http://www.members.tripod.com/al_7801.mx/quimica_coordinacion.ht
ml