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IONES COMPLEJOS
Cuando un catin, llamado ion central, se
combina con uno o mas aniones o molculas
neutras, llamadas ligandos, para formar un
nuevo ion se llama ion complejo.
Por lo general el ion central es un ion metlico.
Ion complejo Tipo de ion.
Cu(NH3)42+ complejo catinico
Ag(CN)2- complejo aninico
Au(CN)2- complejo aninico
FeF63- complejo aninico
CdCl+ Complejo catinico
El agua puede actuar como ligando y los iones metlicos se
encuentran a menudo en forma de acuocomplejos o complejos
hidratados.
As por ejemplo Cu2+ se encuentran en realidad asociados a las
molculas de agua como Cu(H2O)42+.
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Metales alcalinos: Na+, K+, Li+ Ningn ion complejo
Metales alcalinoterreos: Ca++, Ba++, Sr++ Pocos iones complejos,
en condiciones especiales
Metales mas comunes que forman complejos:
Fe3+
, Cd2+
, Zn2+
, Cu2+
, Ni2+
, Co2+
, Pt4+
, Au+, Ag
+, Hg
++
La mayora
Algunos complejos solubles de importancia en Hidrometalurgia
NH3 CN- Cl- F- OH- S2- S04
2- C032-
Ag+ Ag(NH3)2+ Ag(CN)2
- AgCI2-
AI3+ AIF63- AI(OH)4
-
As3* AsS33-
Ass+ AsS43-
Au+ Au(NH3)2+ Au(CN)2
-
Au3+ AuCI4-
Be2+ BeF3- Be(OH)3
-
Co2* Co(NH3)62+ Co(CN)6
4-
Co3+ Co(NH3)63+ Co(CN)6
3-
Cu+ Cu(NH3)2+ Cu(CN)2
- CuCI2-
Cu2+ Cu(NH3)42+ CuCI3
-
Fe2+ Fe(CN)64-
Fe3+ Fe(CN)63- Fe(SO4)2
-
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Algunos complejos solubles de importancia en Hidrometalurgia
NH3 CN- Cl- F- OH- S2- S04
2 ' C032-
Hg2+ Hg(NH3)22+ Hg(CN)4
2- HgCI42- HgS2
2-
Mn2+ Mn(CN)64-
Nb5+ NbF72-
Pt4+ PtCI62-
Sb3+ . Sb(OH)4- SbS3
3-
Sb5+ Sb(OH)6- SbS4
3-
Si4+ SiF62-
Sn4+ SnCI62- Sn(OH)6
2- SnS32-
Ta5+ TaF72-
U022+ UO2(SO4)3
- UO2(CO3)34-
Zn2+ Zn(NH3)42+ Zn(CN)4
2- Zn(OH)3-
NH3
CN-
Ligandos inorgnicos Cl-
mas comunes: OH-
H2O
Las especies LIGANDOS tienen como
caracterstica fundamental el poseer por
lo menos un par libre de electrones para
ser compartidos con el catin metlico o
ion central .
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tomo de O tiene 8 electrones (2,6) y el de H 1 electrn
Covalent Bond
Covalent Bond
1 par de e- libres
1 par de e- libres
tomo de C tiene 6 electrones (2,4) y el de N 7 electrones (2,5)
tomo de N tiene 7 electrones (2,5) y el de H 1 electrn
tomo de Cl tiene 17 electrones (2,8,7)
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Se define como el nmero mximo de ligandos
asociados a un ion metlico.
No existen reglas determinadas para predecir este nmero.
Una regla prctica es la siguiente:
El nmero mximo de ligandos que se asocian a un in metlico es a menudo el doble de la carga inica del ion.
Ejemplo:
Para los iones: Ag+
y Au+, el nmero de coordinacin es 2.
Nmeros de coordinacin para iones comunes
N coordinacion
Iones
2 Cu+
Ag+
Au+
3 Cu+ O
2- Pb
2+
4 Cu2+
Cd2+
Zn2+
6 Co
2+, Co
3+ Ni
2+, Ni
3+ Fe
2+, Fe
3+
Pb4+
Mn2+
Sn4+
, Sb3+
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Un metal no tiene porque estar asociado con su nmero mximo
de ligandos (excepto en el caso del agua).
As por ejemplo, en una disolucin que contenga Cu2+ y NH3
pueden encontrarse los siguientes iones:
Cu(NH3)42+, Cu(NH3)3
2+, Cu(NH3)22+, Cu(NH3)
2+, Cu2+.
Aunque en realidad seria:
Cu(NH3)42+, Cu(NH3)3(H20)
2+, Cu(NH3)2(H20)22+,
Cu(NH3)(H20)32*, Cu(H20)4
2+.
Para concentraciones muy elevadas de NH3 libre existe tambin
algo de Cu(NH3)52+.
El nmero de iones complejos y sus concentraciones relativas
depender de las concentraciones de Cu2+ y NH3 en la disolucion.
La nica manera segura de conocer la composicin de
un ion complejo (previamente estudiado) consiste en
consultar una tabla de iones complejos.
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- Con cuatro ligandos generalmente es un tetrahedro,
con los ligandos ocupando los vrtices de este.
El nmero de coordinacin y la geometra del complejo estn
determinadas por la estructura electrnica del tomo central y
de los ligandos.
Representacin geomtrica de un ion complejo
- Con 6 ligandos forman generalmente octaedros.
N:
H
H
H
N
Zn++
H
H
H
H
:N
..
HH
H
..
HH
N
Zn(NH3)4++
NH3
Mecanismo de formacin de
iones complejos
Cu2+ + NH3 = Cu(NH3)2+
Cu(NH3)2+ + NH3 = Cu(NH3)2
2+
Cu(NH3)22+ + NH3 = Cu(NH3)3
2+
Cu(NH3)32+ + NH3 = Cu(NH3)4
2+
La carga elctrica que presenta el ion complejo se
determina ajustando la ecuacin inica de su formacin.
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Con frecuencia se impide que un ion metlico simple
precipite o intervenga en una reaccin, formando un ion
complejo, lo cual hace disminuir la concentracin del ion
metlico en la disolucin y por consiguiente aumenta su
solubilidad
La formacin de complejos proporciona una manera de
controlar la concentracin de un ion metlico simple en
solucin.
DIVISIN DE LOS IONES COMPLEJOS
1. Desde el punto de vista del ion metlico
ion central
COMPLEJOS MONONUCLEARES
Los iones complejos que contienen tan solo un ion metlico
central junto con sus ligandos asociados.
COMPLEJOS POLINUCLEARES
Contienen dos ms iones metlicos centrales por cada
molecula de un ion complejo: Fe2(OH)2+4, Bi5(OH)8
+2
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2. Desde el punto de vista del ligando
COMPLEJOS MONODENTADOS ("con solo un diente")
Los ligandos pueden satisfacer una sola posicin de
coordinacion de un ion metlico por ligando, es decir, el
ligando posee una pareja de electrones que pueden ser
utilizados para formar un enlace metal-ligando
En general con los ligandos inorgnicos: NH3, H20, F-, CN-.
COMPLEJOS POLIDENTADOS
Cuando un ligando posee mas de una pareja de
electrones que pueden ser utilizados para formar un
enlace metal-ligando, es decir el ligando puede
compartir dos o mas pares libres de electrones con el
ion metlico o sea compartir dos o ms posiciones de
coordinacion del metal.
Por ejemplo, el ligando orgnico ETILENDIAMINA (EN):
:N
H
H
N:
H
H
CH CH2 2
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La etilendiamina EN con sus dos pares libres de electrones se
une al ion metlico satisfaciendo dos posiciones del metal, dando
lugar a un anillo; as es el caso de la etilendiamina de cobre:
CH2
CH2
N:
H
H
N:
H
H
Cu2+
:N
H
H
:N
H
H
CH2
CH2
Otro ligando importante es el cido etilendiaminotetraactico,
que generalmente se conoce como EDTA:
Este EDTA reacciona siempre segn una sencilla proporcin
uno a uno con un ion metlico: Mn+ + Y4- = Myn-4
En donde Y4- es una abreviatura que representa la forma ionizada del
EDTA.
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Los complejos formados por ligandos polidentados se
denominan QUELATOS.
Con estos quelatos solamente se puede formar una
sola clase de compuestos, en cambio con los ligandos
monodentados se pueden formar compuestos
intermedios.
KEST del Cu(NH3)42+ = 4*1012
KEST del Cu(EN)22+ = 4*1019
Los complejos quelatos son ms estables que
aquellos en los que intervienen ligandos
monodentados, asi por ejemplo:
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CONSTANTES DE FORMACIN DE
ESTABILIDAD
Ejemplo: Cd-Cl
1. Cd++ + Cl- = CdCl+
2. CdCl+ + Cl- = CdCl2(aq)
3. CdCl2(aq) + Cl- = CdCl3
-
4. CdCl3- + Cl- = CdCl4
-2
ClCd
KCdCl
1
ClCdClK
2(aq)
2
CdCl
ClCdCl
Kaq)(2
33
CdCl
ClCdCl
K2
3
2
44
CdCl
CONSTANTES DE FORMACIN GLOBAL
TOTAL
Ejemplo: Cd-Cl
1. Cd++ + Cl- = CdCl+
2. Cd++ + 2Cl- = CdCl2(aq)
3. Cd++ + 3Cl- = CdCl3-
4. Cd++ + 4Cl- = CdCl4-2
11
CdCl K
ClCd
212
2(aq)
2
CdCl KK
ClCd
3213
33
CdCl KKK
ClCd
43214
2
44
CdCl KKKK
ClCd
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Como se puede apreciar, las constantes son combinaciones de las constantes K. Para efectos de clculos estas constantes se pueden utilizar.
CONSTANTES DE INESTABILIDAD =
CdCl4-2 = Cd++ + 4Cl-
Estas constantes de inestabilidad no se pueden usar directamente para clculos.
1
24
4
CdCl
ClCdK DADINESTABILI
FORMACIN DE COMPLEJOS DE
SLIDOS
Por ejemplo formacin de complejos desde sales ligeramente
solubles y que estn en exceso en presencia de un anin:
Ejemplo: AgCl(s) - Cl-
AgCl(s) = Ag+ + Cl-
ClAgK ps
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1. AgCl(s) = AgCl(aq)
2. AgCl(s) + Cl- = AgCl2
-
3. AgCl(s) + 2Cl- = AgCl3
-2
4. AgCl(s) + 3Cl- = AgCl4
-3
Estos equilibrios slo pueden suceder cuando se tiene un
exceso de AgCl(s) sin disolver y existe suficiente Cl-.
(aq)1 AgClK
Cl
K 22AgCl
2
2
33
AgCl
Cl
K
3
3
44
AgCl
Cl
K