Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
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Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación


La química de coordinación trata sobre el estudio de compuestos en los cuales un ion metálico central está unido a un grupo de moléculas o iones, conocidos como ligandos. El estudio de la cinética y los mecanismos de las reacciones que involucran estos compuestos proporciona información sobre la estabilidad, reactividad y transformaciones de complejos de coordinación en química inorgánica.

Introducción

Los compuestos de coordinación juegan roles importantes en una variedad de procesos químicos, tanto biológicos como industriales. Comprender su cinética y mecanismos es importante para predecir las tasas de reacción y las vías, lo que impacta en el diseño de catalizadores, el desarrollo de medicamentos y la síntesis de materiales.

Complejos de coordinación

Los complejos de coordinación típicamente consisten en iones metálicos, como cobalto, níquel o platino, rodeados de ligandos. Los ligandos pueden ser iones como cloruro (Cl -), moléculas como agua (H 2 O), o compuestos orgánicos más complejos.

[Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3

En el ejemplo anterior, el cobalto está rodeado por seis moléculas de amoníaco, con los iones cloruro equilibrando la carga total.

Conceptos clave

1. Cinética de reacción

La cinética involucra el estudio de la velocidad de una reacción. Para las reacciones de coordinación, la velocidad puede variar enormemente. Algunas reacciones son casi instantáneas, mientras que otras pueden tardar varios días en completarse.

Leyes de velocidad

La velocidad de una reacción de coordinación puede expresarse mediante una ley de velocidad, que muestra la relación entre la velocidad de reacción y la concentración de los reactivos.

Velocidad = k [Reactivo A]^m [Reactivo B]^n

Aquí, k es la constante de velocidad, y m y n son órdenes de reacción determinados experimentalmente.

2. Mecanismo de reacción

Un mecanismo de reacción describe la secuencia paso a paso de los pasos elementales involucrados. En la química de coordinación, los mecanismos pueden involucrar intercambio directo de ligandos, procesos redox, o vías más complejas.

Tipos de mecanismos

  • Mecanismo de reemplazo
  • Mecanismo de transferencia de electrones
  • Procesos fotoquímicos

3. Ruta de retroalimentación

Sustitución de ligando

Esto implica el reemplazo de un ligando en el complejo por otro. Esto puede proceder a través de mecanismos disociativos, asociativos o de intercambio.

Mecanismo disociativo (D)

Esto implica la pérdida del ligando antes de que un nuevo ligando pueda unirse. Esto es común cuando un complejo se vuelve más estable después de perder un ligando.

ml 5 l' Pérdida de L' ML 5 Adición de L ml 5 l

Mecanismo asociativo (A)

Aquí, un nuevo ligando se une antes de que el ligando existente sea liberado. Esto es común cuando los ligandos son pequeños y el metal puede acomodar temporalmente una mayor coordinación.

ML 5 Adición de L ml 5 l Pérdida de L' ml 5 l'

Mecanismo de intercambio (I)

El intercambio implica la ruptura y formación simultánea de enlaces sin intermediarios específicos.

ml 5 l' Estado de transición ml 5 l

Factores que afectan la velocidad de reacción

Varios factores afectan la rapidez con que procede una reacción de coordinación:

  • Naturaleza del ion metálico: Diferentes metales tienen diferentes capacidades para capturar o liberar ligandos dependiendo de su configuración electrónica y estado de oxidación.
  • Naturaleza del ligando: Algunos ligandos donan electrones más fácilmente, haciendo que el complejo sea estable, mientras que otros son más fácilmente desplazados.
  • Efectos estéricos: Ligandos grandes pueden bloquear sitios potenciales de reacción, dificultando la unión de nuevos ligandos.
  • Efectos del solvente: La polaridad y temperatura del solvente pueden afectar las vías y velocidades de reacción.

Técnicas experimentales

Se utilizan una serie de técnicas experimentales para estudiar mecanismos y dinámicas:

1. Métodos espectroscópicos

Técnicas como la espectrofotometría UV-Vis y la espectroscopía de RMN ayudan a rastrear el intercambio de ligandos y los cambios en los estados de oxidación:

Espectroscopía UV-visible

Útil para monitorear cambios en los enlaces metal-ligando a medida que los reactivos se convierten en productos:

[ML 6 ] n+ + L' → [ML 5 L'] (n-1)+

2. Mediciones cinéticas

Determinar la velocidad de reacción implica medir las concentraciones de los reactivos/productos a lo largo del tiempo:

Técnica de flujo interrumpido

Mezcla reactivos rápidamente, midiendo instantáneamente la velocidad de reacción:

R1 R2 Mezclador Productos

3. Métodos computacionales

Herramientas de software predicen las vías y energías asociadas con los mecanismos de reacción:

Aplicaciones y significado

Comprender la cinética y los mecanismos es importante para diseñar catalizadores efectivos y comprender procesos naturales y artificiales:

Catalisis

Los catalizadores aceleran las reacciones sin ser consumidos; el conocimiento del mecanismo ayuda en el desarrollo de catalizadores para procesos industriales.

Química medicinal

El diseño de medicamentos a menudo involucra compuestos metálicos; comprender su reactividad ayuda a crear terapias efectivas.

Cisplatino [(NH 3 ) 2 PtCl 2 ]

El cisplatino es un fármaco anticanceroso a base de platino que inhibe la división celular al unirse al ADN.

Conclusión

La cinética y los mecanismos de las reacciones de coordinación son complejos, involucrando muchas vías y factores. Los estudios adicionales continúan desentrañando sus misterios, haciendo posible el progreso en una variedad de campos científicos.


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Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación

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