Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

Posgrado → Química orgánica → Química Organometálica ↓


Enlace metal-carbono


La química organometálica es una rama amplia y emocionante de la química que involucra compuestos que contienen enlaces entre átomos de metal y carbono. Estos compuestos son importantes en una variedad de procesos, incluidos la catálisis y la ciencia de materiales. Vamos a profundizar en qué son los enlaces metal-carbono, su naturaleza, su importancia y cómo se utilizan en diversas aplicaciones. Esta exploración detallada cubrirá el desarrollo de los enlaces metal-carbono, sus características, reacciones y significado.

Introducción a los enlaces metal-carbono

En química, un enlace metal-carbono se refiere específicamente a la unión de un átomo de carbono a un átomo de metal en una molécula. Estos son una clase esencial de enlaces en el campo de la química organometálica. Los compuestos organometálicos generalmente contienen al menos un enlace metal-carbono (MC), donde el metal suele ser un metal de transición.

R–M

En la fórmula anterior, R representa un grupo orgánico (como alquilo o arilo), mientras que M representa un átomo de metal. Las especies químicas que contienen enlaces metal-carbono exhiben propiedades únicas debido a la interacción entre los orbitales d del metal y los orbitales p de carbono, formando enlaces que tienen diversos grados de carácter covalente e iónico.

Tipos de enlaces metal-carbono

Los enlaces metal-carbono pueden variar considerablemente en su tipo y fuerza dependiendo de los metales y grupos de carbono. Aquí hay algunos tipos:

1. Enlace sigma (σ)

El enlace sigma entre metal y carbono se caracteriza por la superposición directa de orbitales. Este tipo de enlace es altamente direccional y generalmente forma la base de los enlaces metal-carbono típicos. Por ejemplo, en el metillitio (CH3Li), el carbono forma un enlace sigma con el litio.

2. Enlace pi (π)

Los enlaces pi involucran la superposición de los orbitales pi del carbono con los orbitales d del metal. Estos son comunes en complejos donde los metales se unen a anillos alqueno o aromáticos. Un ejemplo clásico es el complejo π alilo, donde el grupo alilo está unido al metal principalmente a través de enlaces pi.

3. Enlaces múltiples

Los metales también pueden formar enlaces múltiples con átomos de carbono, como en los carbenos metálicos y los carbonilos metálicos. Estos compuestos tienen enlaces que se describen mejor utilizando estructuras de resonancia para mostrar las interacciones entre los orbitales d del metal y los orbitales p o sp del carbono.

Propiedades de los enlaces metal-carbono

El comportamiento y las propiedades de los enlaces metal-carbono dependen de muchos factores, incluida la naturaleza del metal y las características de los ligandos que contienen carbono. Las propiedades clave incluyen:

Fuerza de enlace

La fuerza de un enlace metal-carbono puede variar considerablemente. Por ejemplo, el carácter iónico del enlace juega un papel en la determinación de su fuerza. Los tipos iónicos de enlaces tienden a ser más débiles que los covalentes, como se ve con los metales del Grupo 1 como el litio.

Configuración electrónica

La naturaleza del enlace metal-carbono está afectada por la configuración electrónica del metal. Los metales de transición con orbitales d parcialmente llenos pueden participar en una retro-donación, donde los electrones del orbital d lleno del metal se donan al orbital p vacío del carbono, aumentando la fuerza y la estabilidad del enlace.

Estabilidad

La estabilidad de un enlace metal-carbono también depende del número de electrones y del estado de oxidación del metal. Los metales en estados de oxidación más bajos forman enlaces más fuertes debido a interacciones favorables donante-aceptor de electrones. El principio de la regla de los 18 electrones se usa a menudo como una guía de estabilidad en la que el metal busca alcanzar una configuración electrónica de gas noble.

Reacciones que involucran enlaces metal-carbono

Los enlaces metal-carbono participan en numerosas reacciones químicas, jugando un papel importante en la química organometálica. Las principales reacciones incluyen:

Reacciones de inserción

Las reacciones de inserción implican la inserción de un sustrato como el monóxido de carbono o un olefino en un enlace metal-carbono. Esto es común en procesos como la hidroformilación, donde un alqueno reacciona con monóxido de carbono e hidrógeno para formar un aldehído.

Aditivos oxidativos

La adición oxidativa es un proceso por el cual un compuesto aumenta su estado de oxidación al añadir ligandos adicionales. Por ejemplo, un catalizador de paladio puede someterse a adición oxidativa con un enlace carbono-halógeno, formando un nuevo enlace carbono-metal y expandiendo su número de coordinación.

Eliminación reductora

La eliminación reductora es el reverso de la adición oxidativa. Describe la eliminación de un conjunto de ligandos de un centro metálico, reduciendo así su estado de oxidación. Esta reacción es a menudo importante para formar nuevos enlaces carbono-carbono o carbono-hidrógeno.

Aplicaciones de los enlaces metal-carbono

Debido a sus propiedades únicas, los compuestos unidos por enlaces metal-carbono son importantes en muchas aplicaciones científicas e industriales:

Catálisis

Los compuestos organometálicos se utilizan extensamente como catalizadores. Por ejemplo, los catalizadores de Grubbs y los reactivos de Schwartz se utilizan en la metátesis de olefinas y en muchas transformaciones orgánicas.

Ciencia de materiales

Los polímeros organometálicos, donde los enlaces metal-carbono son parte de la estructura del polímero, exhiben propiedades conductoras y magnéticas únicas. Estos materiales son importantes en el desarrollo de dispositivos electrónicos avanzados y recubrimientos.

Química farmacéutica

En el diseño de fármacos, los compuestos organometálicos ofrecen mecanismos de acción únicos, algunos de los cuales se utilizan en el tratamiento del cáncer y radiofármacos.

Ejemplo visual: enlace metal-carbono

Para entender mejor el enlace metal-carbono, considere este modelo simplificado:

M C

En la figura anterior, M representa un átomo de metal y C representa un átomo de carbono, que están conectados por una línea que muestra el enlace metal-carbono.

Conclusión

Los enlaces metal-carbono forman la base de la química organometálica, un campo que ha transformado la síntesis química moderna y el desarrollo de materiales avanzados. Comprender los matices de estos enlaces, desde su naturaleza hasta sus aplicaciones, es crucial para aprovechar su potencial en la investigación científica y aplicaciones industriales. La interacción dinámica entre los orbitales metálicos y los átomos de carbono abre caminos para soluciones novedosas y una comprensión más profunda de la unión y reactividad químicas.


Posgrado → 2.4.4


U
username
0%
completado en Posgrado

← Anterior (2.4.3)
Complejos de metales de transición
Siguiente (2.5) →
Química de polímeros

Comentarios 



Enlace metal-carbono

https://www.chemistryelite.com/g/2.4.4?ceal=es