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

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Química de coordinación


La química de coordinación es un campo fascinante y diverso dentro de la química inorgánica que explora el comportamiento y las características de los compuestos de coordinación. Estos compuestos se forman por la combinación de ligandos, que son iones o moléculas que pueden donar pares de electrones, y un átomo o ion metálico central. El estudio de la química de coordinación es importante porque estos compuestos tienen una multitud de aplicaciones en una variedad de industrias, incluyendo catálisis, medicina y ciencia de materiales.

Términos y conceptos básicos

Antes de profundizar en la química de coordinación, es esencial comprender algunos términos y conceptos fundamentales:

1. Ligandos

Los ligandos son iones o moléculas que tienen al menos un par de electrones que pueden donar al átomo o ion metálico central para formar un enlace de coordinación. Los ligandos pueden clasificarse según el número de enlaces que forman con el metal central:

  • Ligandos monodentados: Estos ligandos donan un par de electrones al átomo central. Ejemplos incluyen H2O y NH3.
  • Ligandos bidentados: Estos ligandos pueden formar dos enlaces con el ion metálico. Un ejemplo de esto es etilendiamina (en).
  • Ligandos polidentados: Estos ligandos, también llamados agentes quelantes, pueden formar múltiples enlaces. Un ejemplo es etilendiaminotetraacetato (EDTA).

2. Número de coordinación

El número de coordinación se refiere al número de átomos donantes de los ligandos que están unidos al ion metálico central en el complejo de coordinación. Por ejemplo, si hay seis ligandos NH3 rodeando el ion cobalto en un complejo, el número de coordinación es 6.

Metal Ligando Ligando

3. Iones complejos y complejos de coordinación

Un ion complejo es una especie cargada que consiste en un ion metálico central unido a uno o más ligandos. Un complejo de coordinación, por otro lado, puede ser neutro o cargado y consiste en un ion complejo y cualquier ion suplementario que equilibre la carga, o en algunos casos, no tiene iones suplementarios.

4. Estado de oxidación

El estado de oxidación del átomo o ion metálico central en un compuesto de coordinación indica el número de pares de electrones donados por los ligandos y ayuda a entender la configuración electrónica y el comportamiento del compuesto. Se calcula considerando la carga total del complejo y las cargas de los ligandos.

Compuestos de coordinación notables

Las propiedades y aplicaciones de los compuestos de coordinación pueden variar considerablemente. Aquí hay algunos ejemplos:

  • Cloruro de hexaminoníquel(II): La fórmula de este compuesto es [Ni(NH3)6]Cl2 El metal central, níquel, tiene un número de coordinación de 6, rodeado de seis ligandos de amoníaco.
  • Ferriocianuro de potasio: Representado por la fórmula K3[Fe(CN)6], consiste en iones Fe3+ rodeados de seis ligandos de cianuro, con los iones de potasio equilibrando la carga.

Estructura y enlace en compuestos de coordinación

Los compuestos de coordinación tienen diversas estructuras dependiendo de la disposición de los ligandos alrededor del ion metálico central. Estas estructuras juegan un papel importante en la determinación de las propiedades del compuesto.

1. Geometría de coordinación

La geometría de coordinación depende del número de coordinación y de la configuración electrónica del ion metálico. Las geometrías comunes incluyen:

  • Lineal: vista en número de coordinación 2, como en [Ag(NH3)2]+.
  • Tetraédrica: Común con el número de coordinación 4, encontrado en complejos como [Ni(CO)4].
  • Cuadrado planar: También común con el número de coordinación 4, visto en [PtCl4]2-
  • Octaédrica: la geometría más común para el número de coordinación 6, por ejemplo, [Co(NH3)6]3+
Ligando Metal Ligando

2. Teoría del campo cristalino

La teoría del campo cristalino (CFT) explica la estructura electrónica de los complejos de metales de transición. Describe cómo la presencia de un ligando afecta los niveles de energía de los orbitales d del metal, que se dividen en diferentes estados de energía bajo la influencia del campo eléctrico del ligando. Este patrón de división afecta el color, el magnetismo y la estabilidad de los complejos.

Propiedades espectroscópicas y magnéticas de los compuestos de coordinación

La interacción de los compuestos de coordinación con la luz y los campos magnéticos revela información importante sobre su estructura y comportamiento.

1. Espectros electrónicos

Los compuestos de coordinación a menudo muestran colores brillantes debido a transiciones electrónicas d-d entre niveles de energía divididos como resultado de la división del campo cristalino. Un ejemplo de esto es el color azul profundo de [Cu(NH3)4]2+, donde las transiciones electrónicas absorben ciertas longitudes de onda de luz.

2. Magnetismo

Los compuestos pueden ser paramagnéticos o diamagnéticos dependiendo de la disposición de los electrones en los orbitales d divididos:

  • Paramagnético: Si hay electrones desapareados, como en [Fe(H2O)6]3+, el compuesto es atraído por un campo magnético.
  • Diamagnético: Si todos los electrones están apareados, como en [Cu(NH3)4]2+, es repelido por un campo magnético.
M3+ Ligando

Aplicaciones de compuestos de coordinación

Los compuestos de coordinación tienen amplias aplicaciones en diversos campos. Aquí hay algunos ejemplos importantes:

1. Química medicinal

En medicina, los compuestos de coordinación juegan un papel importante. Por ejemplo, cis-platino, un complejo de platino, es un importante fármaco quimioterapéutico utilizado en el tratamiento del cáncer. Funciona al unirse al ADN e inhibir la división celular.

2. Catálisis

Muchos procesos industriales dependen de compuestos de coordinación como catalizadores. Un ejemplo de esto es el uso de [RhCl(PPh3)3] en la hidrogenación de alquenos.

3. Ciencia de materiales

Los polímeros de coordinación y las estructuras metal-orgánicas (MOFs), que son redes formadas por enlaces de coordinación, se utilizan en el almacenamiento y separación de gases debido a su naturaleza porosa.

4. Colores y pigmentos

Los compuestos de coordinación se utilizan para fabricar tintes y pigmentos. Los colores brillantes de compuestos como el azul de Prusia se deben a transiciones metal-ligando o d-d.

Estabilidad y reactividad de los compuestos de coordinación

La estabilidad y reactividad de los compuestos de coordinación se ven afectadas por varios factores:

1. Fuerza del campo del ligando

La fuerza del campo del ligando está determinada por la capacidad de donación de electrones del ligando, lo que afecta la brecha de energía entre los orbitales d divididos. CN- crea una brecha más grande, haciendo el complejo estable.

2. Efecto quelato

Los ligandos quelantes, que forman múltiples enlaces con el ion metálico, aumentan la estabilidad debido a la ganancia de entropía. Por ejemplo, los complejos de EDTA son más estables que aquellos formados por ligandos monodentados.

3. Teoría de ácidos y bases duros y blandos (HSAB)

Según la teoría HSAB, los ácidos duros prefieren bases duras, mientras que los ácidos blandos prefieren bases blandas. Por ejemplo, Ag+ (ácido blando) forma complejos estables con I- (base blanda).

Conclusión

La química de coordinación es un campo rico y dinámico que está conectado con muchas áreas de la ciencia y la tecnología. Al comprender la estructura, el enlace y las propiedades de los compuestos de coordinación, podemos entender mejor su papel en el mundo natural y sus aplicaciones en la tecnología y la industria. La amplitud de la química de coordinación, desde medallones en enzimas hasta complejos de colores brillantes en el arte, resalta su importancia y su creciente fascinación para los químicos y científicos de todo el mundo.


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