Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Los metales de transición y sus complejos


Los metales de transición, aunque forman parte del campo más amplio de la química inorgánica, ocupan un lugar especial debido a sus propiedades únicas y su amplia gama de aplicaciones. Estos metales se encuentran en el bloque d de la tabla periódica y son conocidos por su capacidad para formar compuestos complejos, colores vibrantes y estados de oxidación variables. El propósito de esta lección es explorar el fascinante mundo de los metales de transición y sus complejos, incluyendo ejemplos e ilustraciones para ayudar a la comprensión.

Introducción a los metales de transición

Los metales de transición son elementos que se encuentran en los grupos 3 al 12 de la tabla periódica, incluyendo hierro, cobre, níquel, cromo y otros elementos. Estos metales se caracterizan por la presencia de un subnivel d incompleto en uno o más de sus estados de oxidación. Algunas de las características clave de los metales de transición incluyen:

  • Estados de oxidación variables: Los metales de transición pueden exhibir varios estados de oxidación, lo que les permite participar en una amplia gama de reacciones químicas.
  • Formación de complejos: Pueden formar iones complejos mediante la unión con varios ligandos.
  • Compuestos coloreados: Debido a la transición electrónica d-d, estos metales a menudo forman compuestos coloreados.
  • Propiedades magnéticas: Muchos metales de transición muestran propiedades magnéticas debido a la presencia de electrones d desapareados.

Características de los metales de transición

A continuación, un breve resumen de algunas de las características definitorias:

Estados de oxidación variables

Los metales de transición pueden perder diferentes números de electrones, lo que les permite cambiar entre diferentes estados de oxidación. Por ejemplo, el hierro puede existir como Fe 2+ y Fe 3+ iones.

Fe ⇒ Fe 2+ + 2e - Fe ⇒ Fe 3+ + 3e -

Creación de complejos

Los metales de transición tienen una tendencia a formar complejos de coordinación con ligandos. Un ligando es una molécula o ion que puede donar un par de electrones al metal. Algunos ligandos comunes incluyen agua, amoníaco y iones de cloruro. Por ejemplo, el cobre puede formar un complejo con amoníaco:

[Cu(NH 3) 4 ] 2+

Compuestos coloreados

Una de las características más distintivas de los complejos de metales de transición es su color. Los colores surgen de las transiciones electrónicas de los electrones d entre diferentes niveles de energía. Por ejemplo, el complejo [Cu(NH 3) 4 ] 2+ es de color azul oscuro.

Cu(NH 3) 4

Magnetismo

Las propiedades magnéticas en los metales de transición se deben a la presencia de electrones desapareados. Por ejemplo, el hierro, cobalto y níquel son conocidos por sus propiedades ferromagnéticas. Los electrones d desapareados se alinean en presencia de un campo magnético.

Complejos de metales de transición

Los complejos de metales de transición contienen un ion metálico central unido a un grupo de ligandos circundantes. Estos complejos muestran una amplia variedad de disposiciones geométricas y exhiben propiedades características.

Geometría general

  • Octaédrico: Seis ligandos dispuestos simétricamente alrededor de un átomo central, con un número de coordinación de seis en general. Ejemplo: [Fe(CN) 6] 4-.
  • Tetraédrico: Cuatro ligandos dispuestos en forma de tetraedro, con un número de coordinación cuatro en común. Ejemplo: [NiCl 4] 2-.
  • Cuadrado planar: Cuatro ligandos ubicados en las esquinas de un cuadrado en el mismo plano. Ejemplo: [PtCl 4] 2-.

Imaginemos la geometría octaédrica:

l l l l

Teoría del campo de ligandos

La teoría de campo de ligandos explica la división de la energía de los orbitales d en complejos de metales de transición. La presencia de ligandos cambia los niveles de energía de los orbitales d, causando su división. Para complejos octaédricos, los orbitales d se dividen en dos conjuntos: t 2g y e g.

T2G e.g.

Esta división causa una diferente absorción de luz, resultando en los colores observados de los complejos.

Estabilidad de complejos

La estabilidad de un complejo de metal de transición se ve afectada por diversos factores como la naturaleza del metal, los ligandos y la geometría general. Algunos de los conceptos importantes son los siguientes:

  • Quelación: La formación de múltiples enlaces entre un solo ligando y el centro metálico aumenta la estabilidad del complejo.
  • Energía de estabilización del campo de cristal (CFSE): Estabilización lograda por la distribución de electrones dentro de los orbitales d divididos.
  • Cambio de entropía/entalpía: Parámetros termodinámicos que gobiernan la formación y estabilidad de los complejos.

Aplicaciones de los metales de transición y complejos

La comprensión de los metales de transición y sus complejos ha conducido a muchas aplicaciones en una variedad de industrias:

Catalisis

Los metales de transición son importantes en procesos catalíticos. Proporcionan sitios activos para las reacciones químicas y se utilizan en catálisis homogénea y heterogénea. Un ejemplo de esto es el papel catalítico del hierro en el proceso de Haber para la síntesis de amoníaco.

Significado biológico

Muchos procesos biológicos dependen de los complejos de metales de transición. La hemoglobina, un complejo de hierro, es importante para el transporte de oxígeno en la sangre. Otros ejemplos incluyen la clorofila (complejo de magnesio) y la vitamina B12 (complejo de cobalto).

Física

Los metales de transición son esenciales para el desarrollo de nuevos materiales con propiedades únicas, como superconductores, imanes y aleaciones.

Aplicaciones médicas

Los complejos de metales de transición se utilizan en el diagnóstico y tratamiento médico. El cisplatino, un complejo de platino, se utiliza ampliamente en la terapia contra el cáncer.

Conclusión

Los metales de transición y sus complejos desempeñan roles importantes tanto en la química como en la vida cotidiana. Desde compuestos coloridos hasta importantes procesos biológicos, la versatilidad de estos metales continúa inspirando tanto a la investigación como a la industria. Comprender sus propiedades y comportamientos proporciona valiosas ideas sobre los funcionamientos fundamentales de la química y sus aplicaciones. A través de esta lección, exploramos las propiedades, comportamientos y roles diversos de los metales de transición y sus complejos.


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