Propiedades y reacciones de elementos y compuestos del bloque D - Sesión 2

Cuando un ion metálico de transición está rodeado de ligandos, la interacción entre el ion metálico y el ligando provoca una distorsión en la simetría de los orbitales d de los iones metálicos. Esta distorsión se debe a la repulsión entre los electrones en los orbitales d y los electrones en los ligandos. La repulsión hace que los orbitales d se dividan en dos niveles de energía diferentes. Los niveles de energía se nombran t2gy eg. El t2gEl nivel tiene tres orbitales d con baja energía. El egEl nivel tiene dos orbitales d con alta energía.

El símbolo ∆denota la diferencia de energía entre los niveles de energía t2g y eg. La diferencia energética ∆entre los dos conjuntos de orbitales d se determina el color del complejo. Cuando un fotón de luz incide en el complejo, puede ser absorbido por un electrón en uno de los orbitales t2g. La energía del fotón absorbido debe ser la misma que la diferencia de energía entre los niveles t2g y eg. La energía absorbida hace que el electrón salte del nivel t2g al nivel eg. Esto da como resultado un espacio vacío o un agujero en el nivel t2g.

El agujero en el nivel t2g puede ser llenado por un electrón de uno de los ligandos. Este electrón del ligando libera energía en forma de fotón de luz. La energía liberada en este proceso también debe ser la misma que la diferencia de energía entre los dos niveles de energía orbital d. El color del fotón liberado es complementario al fotón absorbido, lo que significa que tiene el color opuesto. El color del fotón liberado es el color del complejo de coordinación dado. Esto significa que si el electrón en el orbital d absorbe luz roja, entonces el color del complejo de coordinación será verde.

Ahora discutiremos cómo nombrar los complejos de coordinación. Como sabemos que en un compuesto inorgánico, que consta de cationes y aniones, el catión se nombra primero. Por ejemplo, en el cloruro de sodio, el sodio es un catión y el cloruro es un anión. Los complejos de coordinación son de dos tipos. Un tipo consiste en un catión complejo y un anión simple. Hexaaminecobalt (III) Chloride, o [Co(NH₃)₆]Cl₃es un ejemplo de tales complejos. Consiste en Hexaaminecobalt (III) Chloridecatión y anión cloruro.

Analicemos las reglas para nombrar tales complejos. En primer lugar identificaremos el ion metálico central. Después de esto encontraremos el estado de oxidación del ion metálico central. Por ejemplo, en el caso de hexaaminecobalt(III) cation, que es [Co(NH₃)₆]⁺³El cobalto es el ion metálico central. Aquí, el estado de oxidación del cobalto es positivo tres. Después de esto identificaremos los ligandos. En este ejemplo, el ligando es amoniaco N H three. El ligando puede ser neutro o tener carga negativa o positiva.

Para ligandos cargados negativamente, ose añade al final de su nombre. Por ejemplo, si el ligando es el ion cloruro, entonces el nombre del cloruro se escribirá como cloruro. Los ligandos neutros no tienen una terminación especial. Algunos de ellos tienen nombres especiales. H₂OSe llama aqua. NH₃Se denomina amina. En el caso de ligandos con carga positiva, se añade ium al final de su nombre. ⁺NH₂-NH₂Su nombre es hidrazinio. En [Co(NH₃)₆]⁺³, el ligando es NH₃. Es un ligando neutro. Se llama amina.

Ahora contaremos el número de ligandos. Para dos, tres, cuatro, cinco y seis ligandos del mismo tipo, utilizamos los prefijos di, tri, tetra, penta y hexa. Si hay más de una forma de ligandos, estos se nombran en orden alfabético. Ahora, combinando todas las cosas, primero escribiremos el número y el nombre del ligando en el ion complejo. Después de esto escribiremos el nombre del ion metálico central. El nombre del ion metálico central se escribe tal como está. Después de esto escribiremos el estado de oxidación del ion metálico entre paréntesis. El nombre de [Co(NH₃)₆]⁺³es hexaaminecobalt(III) ion.

Ahora el nombre del catión complejo está completo. Como sabemos, el anión cloruro está unido a él. Así que el nombre de [Co(NH₃)₆]Cl₃es cloruro de hexaaminocobalto (III). Existe otro tipo de complejos de coordinación que consisten en un catión simple y un anión complejo. En tales casos escribiremos primero el nombre del catión simple. Después de esto, seguiremos las mismas reglas para nombrar aniones complejos que se discutieron anteriormente, excepto el nombre del ion metálico central. Agregaremos ate al final del nombre del ion metálico central. Por ejemplo, el nombre de Na₃[Co(CN)₆]N A three C O C N sixEl complejo es hexacianuroferrato de sodio (III).

También podemos escribir la fórmula de un complejo de coordinación a partir de su nombre. Seguiremos las mismas reglas que aprendimos. Por ejemplo, intentemos escribir la fórmula del complejo de tetracianurocuprato (II) de sodio. Como podemos ver, el sodio es el ion simple. El tetracianurocuprato (II) es el ion complejo. Siempre escribiremos la fórmula a del ion complejo entre corchetes. Como podemos ver, tetracianuro indica que hay cuatro ligandos de cianuro. o está al final del cianuro, lo que demuestra que el cianuro es un ligando con carga negativa. Entonces hay cuatro ligandos de cianuro. Los ligandos se escriben entre corchetes.

El cuprato indica que el ion metálico central es cobre. El contenido de cuprato muestra que el ion complejo es anión. Dos escrito en números romanos después del cuprato entre corchetes como (II) indica que el estado de oxidación del cobre es positivo dos. Primero escribimos el símbolo del ion metálico. Después de esto escribimos el símbolo del ligando entre paréntesis. También mencionamos el número de ligandos. Después de esto los encerramos a ambos entre corchetes.

Ahora encontramos la carga de todo el ion complejo. Como sabemos, la carga de un ligando es negativa. Por lo tanto, la carga total del anión complejo se calcula como menos dos. En nuestro ejemplo, el sodio es el catión. Entonces, se escriben dos iones de sodio para igualar la carga negativa dos del anión complejo. Se ilustra la fórmula completa del complejo de coordinación dado. ¿Puedes escribir la fórmula del cloruro de tetraaminocobre (II)?.

La prueba de llama es una técnica analítica sencilla. Se utiliza para identificar iones basándose en los colores característicos que producen cuando se calientan en una llama. En este método, una pequeña cantidad de la muestra que contiene el ion se coloca en una llama. El calor de la llama hace que los electrones del ion se exciten y salten a niveles de energía más altos. Cuando los electrones regresan a sus niveles de energía originales, liberan energía en forma de luz. El color de la luz emitida por el ion es característico del ion en la muestra.

Para realizar una prueba de llama para iones, primero se disuelve una pequeña cantidad de la muestra en agua para formar una solución. Luego se aplica una pequeña cantidad de la solución resultante a un alambre o a un palo de madera y se calienta en una llama. Se observa el color de la llama producida por el ion. Luego se compara con colores de referencia conocidos para identificar el ion. Los iones de sodio dan a la llama un color amarillo anaranjado. Los iones de potasio dan un color violeta a la llama. Los iones de calcio dan un color rojo anaranjado.

La prueba del anillo marrón es una prueba química que se utiliza para detectar la presencia de iones nitrato en una solución. Para realizar la prueba se añade una pequeña cantidad de sulfato de hierro FeSO₄se añade a la solución que se está probando. Después de esto, se añade cuidadosamente ácido sulfúrico concentrado por el costado del tubo de ensayo. Forma una capa separada en el fondo del tubo. Si hay iones de nitrato en la solución, se formará un anillo marrón en la interfaz entre las dos capas. Esto indica la presencia de iones nitrato.