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Ligando

En la química de coordinación, un ligando es un ión o molécula (o grupo funcional) que se une a un átomo metálico central para formar un complejo de coordinación. El enlace entre el metal y el ligando generalmente involucra la donación de uno o más pares de electrones del ligando. La naturaleza del enlace metal-ligando oscila entre el enlace covalente y el enlace iónico.Además, el orden de enlace metal-ligando puede variar de uno a tres. Los ligandos se consideran bases de Lewis, aunque se conocen casos raros de "ligandos" ácidos de Lewis.[1]​.[2]

Complejo de cobalto
[HCo(CO)4] con cinco ligandos

Los ligandos simples, como el agua o el anión cloruro, que poseen un único átomo dador de electrones, solo forman un enlace con el átomo central y por ello se denominan ligandos monodentados, mientras que las que poseen más de un átomo dador reciben el nombre de ligandos polidentados o agentes quelantes. Existe también un tercer tipo de ligandos conocidos genéricamente como ligandos ambidentados que son en realidad ligandos que actúan como monodentados, pero de dos maneras diferentes en función del metal.[3]

Los aniones o moléculas capaces de actuar como ligandos deben poseer átomos que cuenten al menos con un par de electrones de valencia no compartidos. Estos átomos se encuentran en la esquina superior derecha de la tabla periódica, y entre ellos los más importantes son el oxígeno y el nitrógeno, dando paso luego al carbono, fósforo, azufre, cloro, flúor, etc.

Los ligandos se pueden clasificar de múltiples formas, atendiendo a su naturaleza química, denticidad, estado de oxidación, carga, tipo de enlace...

Tipos de ligandos según denticidad

Dependiendo del número de átomos en enlazarse al átomo central, podemos distinguir en:

Ligandos monodentados

Los ligandos de este tipo poseen un único punto de anclaje al núcleo de coordinación, de allí el nombre monodentado que quiere decir un único diente. Comúnmente se trata de moléculas pequeñas, que poseen un único átomo donador de electrones tales como el amoníaco (NH
3
), el agua (H
2
O
), o los aniones halogenuro (X
), alcóxido (RO
), o alquilo (R
) entre otros.

Cuando se forma un complejo de un catión metálico a partir de unión con ligandos monodentados se alteran notoriamente las propiedades de solubilidad del catión, en general esto debido a que el complejamiento provoca un aumento en el tamaño del ion, lo que a su vez se traduce en una disminución en la fuerza de atracción entre el catión y sus contraiones. Esto por lo general provoca un aumento en la solubilidad del ion, o, mejor expresado, una disminución de su tendencia a precipitar.[1]

 
Complejo quelato de EDTA con un metal

Ligandos polidentados o agentes quelantes

Los ligandos de este tipo son capaces de establecer dos o más uniones simultáneas con el núcleo de coordinación, pueden ser bidentados, tridentados, tetradentados etc. A este tipo de ligandos se les suele llamar también "agentes quelantes" un nombre derivado de la palabra griega kela que significa "pinza" porque el tipo de estructura espacial que se forma se asemeja a un cangrejo con el núcleo de coordinación atrapado entre sus pinzas. Muchas veces se utiliza a los agentes quelantes como agentes precipitantes, ya que al ser capaces de establecer dos o más uniones simultáneas también pueden funcionar como "puentes" entre dos o más núcleos de coordinación, facilitando la formación de enormes agregados macromoleculares que precipitan con facilidad.

Entre este tipo de compuestos encontramos por ejemplo a los aniones fosfato (PO3−
4
), carbonato (CO2−
3
), oxalato (-OOC-COO-), etilendiamina (NH
2
-CH
2
-CH
2
-NH
2
) y bipiridina. Un ligando polidentado de enorme importancia por la cantidad de aplicaciones que tiene es el EDTA, el EDTA posee seis sitios de unión.[1]

Ligandos ambidentados

Este tipo de ligandos podría considerarse un caso especial de los ligandos polidentados, porque poseen más de un átomo capaz de donar pares de electrones no compartidos, sin embargo poseen un tamaño demasiado pequeño como para ser capaces de donar electrones con ambos átomos a la vez, y en lugar de ello se enlazan de una manera ú otra dependiendo de las circunstancias.

Dentro de este grupo encontramos por ejemplo a los aniones tiocianato (S=C=N-), nitrito (O=N-O-) e isotiocianato (NC-S-)

Tipos de ligandos según hapticidad

 
Hapticidad de los ligandos ciclopentadienilo

Dependiendo del número de átomos contiguos de un ligando que está coordinado a un átomo central, podemos tener diferentes grados de hapticidad, denotados con la letra griega η. Cuando solamente se enlaza a través de un átomo, estamos ante un ligando monodentado cuya hapticidad es igual a 1, y no se le denota como 1η. Por ejemplo, el butadieno puede tener hapticidad η2 o η4 dependiendo del número de átomos de carbono que se enlacen al átomo central.[4]

Tipos de ligandos según el tipo de enlace

Los ligandos de complejos de coordinación pueden ser de varios tipos, dependiendo de su naturaleza exterior:[5]

Ligandos dadores-σ dadores-π

Son ligandos muy electronegativos, bases duras, con gran densidad electrónica alrededor del núcleo. Se caracterizan por estabilizar principalmente metales de transición en altos estados de oxidación. El metal en alto estado de oxidación tiene sus orbitales d vacíos, con lo que puede aceptar la interacción π que le ofrece el ligando, formando complejos muy estables. Algunos ejemplos de estos ligandos son los halogenuros, oxo, y en general elementos altamente electronegativos.

Ligandos dadores-σ

Con capacidad dadora-σ exclusivamente. Se caracterizan por estabilizar el estado de oxidación más estable de la primera serie de transición. Para la 2º y 3º serie no tienen mayor importancia, dado que participan poco en la estabilización o desestabilización de la molécula. Por ejemplo: ligando aquo (H2O), amoníaco (NH3) y aminas en general (NR3)[cita requerida]

Ligandos dadores-σ y aceptores-π

Son ligandos que estabilizan estados de oxidación bajos. Al ser bajo, el metal ha perdido pocos electrones, con lo que todavía tiene electrones en sus orbitales d de valencia para ceder interacción Π al ligando. El metal y el ligando deben tener simetría adecuada para la estabilización. Los más característicos son el monóxido de carbono (CO), las fosfinas (PR3), el nitrógeno (N2) y los cianuros.[cita requerida]

Complejos π

Son un caso especial de ligandos dadores-σ aceptores-π. Estabilizan bajos estados de oxidación, pero la interacción π no se da con el metal, sino con una nube de densidad electrónica π del ligando, es decir, con un exceso de densidad electrónica de la molécula, como puede ser, por ejemplo, la nube electrónica que se forma al tener una molécula con enlaces π. Por ejemplo: etileno y otras olefinas.[cita requerida]

Véase también

Referencias

  1. G. L. Miessler and D. A. Tarr “Inorganic Chemistry” 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, ISBN 0-13-035471-6.
  2. Cotton, Frank Albert; Geoffrey Wilkinson; Carlos A. Murillo (1999). Advanced Inorganic Chemistry. Wiley-Interscience. pp. 1355. ISBN 978-0471199571. 
  3. Ribas Gispert, Joan (2000). Química de coordinación. Omega. pp. 80-81. ISBN 84-282-1210-4. 
  4. Hartwig, J. F. Organotransition Metal Chemistry, from Bonding to Catalysis; University Science Books: New York, 2010. ISBN 1-891389-53-X
  5. Kubas, Gregory (2002). «Metal Dihydrogen and σ-Bond Complexes: Structure, Theory, and Reactivity». J. Am. Chem. Soc. 124 (14): 3799-3800. doi:10.1021/ja0153417. 
  •   Datos: Q193161
  •   Multimedia: Ligands

ligando, para, molécula, sitio, activo, proteína, véase, ligando, bioquímica, química, coordinación, ligando, ión, molécula, grupo, funcional, átomo, metálico, central, para, formar, complejo, coordinación, enlace, entre, metal, ligando, generalmente, involucr. Para una molecula que se une al sitio activo de una proteina vease ligando bioquimica En la quimica de coordinacion un ligando es un ion o molecula o grupo funcional que se une a un atomo metalico central para formar un complejo de coordinacion El enlace entre el metal y el ligando generalmente involucra la donacion de uno o mas pares de electrones del ligando La naturaleza del enlace metal ligando oscila entre el enlace covalente y el enlace ionico Ademas el orden de enlace metal ligando puede variar de uno a tres Los ligandos se consideran bases de Lewis aunque se conocen casos raros de ligandos acidos de Lewis 1 2 Complejo de cobalto HCo CO 4 con cinco ligandos Los ligandos simples como el agua o el anion cloruro que poseen un unico atomo dador de electrones solo forman un enlace con el atomo central y por ello se denominan ligandos monodentados mientras que las que poseen mas de un atomo dador reciben el nombre de ligandos polidentados o agentes quelantes Existe tambien un tercer tipo de ligandos conocidos genericamente como ligandos ambidentados que son en realidad ligandos que actuan como monodentados pero de dos maneras diferentes en funcion del metal 3 Los aniones o moleculas capaces de actuar como ligandos deben poseer atomos que cuenten al menos con un par de electrones de valencia no compartidos Estos atomos se encuentran en la esquina superior derecha de la tabla periodica y entre ellos los mas importantes son el oxigeno y el nitrogeno dando paso luego al carbono fosforo azufre cloro fluor etc Los ligandos se pueden clasificar de multiples formas atendiendo a su naturaleza quimica denticidad estado de oxidacion carga tipo de enlace Indice 1 Tipos de ligandos segun denticidad 1 1 Ligandos monodentados 1 2 Ligandos polidentados o agentes quelantes 1 3 Ligandos ambidentados 2 Tipos de ligandos segun hapticidad 3 Tipos de ligandos segun el tipo de enlace 3 1 Ligandos dadores s dadores p 3 2 Ligandos dadores s 3 3 Ligandos dadores s y aceptores p 3 4 Complejos p 4 Vease tambien 5 ReferenciasTipos de ligandos segun denticidad EditarArticulo principal Denticidad Dependiendo del numero de atomos en enlazarse al atomo central podemos distinguir en Ligandos monodentados Editar Los ligandos de este tipo poseen un unico punto de anclaje al nucleo de coordinacion de alli el nombre monodentado que quiere decir un unico diente Comunmente se trata de moleculas pequenas que poseen un unico atomo donador de electrones tales como el amoniaco NH3 el agua H2 O o los aniones halogenuro X alcoxido RO o alquilo R entre otros Cuando se forma un complejo de un cation metalico a partir de union con ligandos monodentados se alteran notoriamente las propiedades de solubilidad del cation en general esto debido a que el complejamiento provoca un aumento en el tamano del ion lo que a su vez se traduce en una disminucion en la fuerza de atraccion entre el cation y sus contraiones Esto por lo general provoca un aumento en la solubilidad del ion o mejor expresado una disminucion de su tendencia a precipitar 1 Complejo quelato de EDTA con un metal Ligandos polidentados o agentes quelantes Editar Los ligandos de este tipo son capaces de establecer dos o mas uniones simultaneas con el nucleo de coordinacion pueden ser bidentados tridentados tetradentados etc A este tipo de ligandos se les suele llamar tambien agentes quelantes un nombre derivado de la palabra griega kela que significa pinza porque el tipo de estructura espacial que se forma se asemeja a un cangrejo con el nucleo de coordinacion atrapado entre sus pinzas Muchas veces se utiliza a los agentes quelantes como agentes precipitantes ya que al ser capaces de establecer dos o mas uniones simultaneas tambien pueden funcionar como puentes entre dos o mas nucleos de coordinacion facilitando la formacion de enormes agregados macromoleculares que precipitan con facilidad Entre este tipo de compuestos encontramos por ejemplo a los aniones fosfato PO3 4 carbonato CO2 3 oxalato OOC COO etilendiamina NH2 CH2 CH2 NH2 y bipiridina Un ligando polidentado de enorme importancia por la cantidad de aplicaciones que tiene es el EDTA el EDTA posee seis sitios de union 1 Ligandos ambidentados Editar Este tipo de ligandos podria considerarse un caso especial de los ligandos polidentados porque poseen mas de un atomo capaz de donar pares de electrones no compartidos sin embargo poseen un tamano demasiado pequeno como para ser capaces de donar electrones con ambos atomos a la vez y en lugar de ello se enlazan de una manera u otra dependiendo de las circunstancias Dentro de este grupo encontramos por ejemplo a los aniones tiocianato S C N nitrito O N O e isotiocianato NC S Tipos de ligandos segun hapticidad Editar Hapticidad de los ligandos ciclopentadienilo Articulo principal Hapticidad Dependiendo del numero de atomos contiguos de un ligando que esta coordinado a un atomo central podemos tener diferentes grados de hapticidad denotados con la letra griega h Cuando solamente se enlaza a traves de un atomo estamos ante un ligando monodentado cuya hapticidad es igual a 1 y no se le denota como 1h Por ejemplo el butadieno puede tener hapticidad h2 o h4 dependiendo del numero de atomos de carbono que se enlacen al atomo central 4 Tipos de ligandos segun el tipo de enlace EditarLos ligandos de complejos de coordinacion pueden ser de varios tipos dependiendo de su naturaleza exterior 5 Ligandos dadores s dadores p Editar Son ligandos muy electronegativos bases duras con gran densidad electronica alrededor del nucleo Se caracterizan por estabilizar principalmente metales de transicion en altos estados de oxidacion El metal en alto estado de oxidacion tiene sus orbitales d vacios con lo que puede aceptar la interaccion p que le ofrece el ligando formando complejos muy estables Algunos ejemplos de estos ligandos son los halogenuros oxo y en general elementos altamente electronegativos Ligandos dadores s Editar Con capacidad dadora s exclusivamente Se caracterizan por estabilizar el estado de oxidacion mas estable de la primera serie de transicion Para la 2º y 3º serie no tienen mayor importancia dado que participan poco en la estabilizacion o desestabilizacion de la molecula Por ejemplo ligando aquo H2O amoniaco NH3 y aminas en general NR3 cita requerida Ligandos dadores s y aceptores p Editar Son ligandos que estabilizan estados de oxidacion bajos Al ser bajo el metal ha perdido pocos electrones con lo que todavia tiene electrones en sus orbitales d de valencia para ceder interaccion P al ligando El metal y el ligando deben tener simetria adecuada para la estabilizacion Los mas caracteristicos son el monoxido de carbono CO las fosfinas PR3 el nitrogeno N2 y los cianuros cita requerida Complejos p Editar Son un caso especial de ligandos dadores s aceptores p Estabilizan bajos estados de oxidacion pero la interaccion p no se da con el metal sino con una nube de densidad electronica p del ligando es decir con un exceso de densidad electronica de la molecula como puede ser por ejemplo la nube electronica que se forma al tener una molecula con enlaces p Por ejemplo etileno y otras olefinas cita requerida Vease tambien EditarLigando bioquimica Eter de corona Criptando Agente quelante Teoria del campo de los ligantes Teoria del campo cristalino Angulo de TolmanReferencias Editar a b c G L Miessler and D A Tarr Inorganic Chemistry 3rd Ed Pearson Prentice Hall publisher ISBN 0 13 035471 6 Cotton Frank Albert Geoffrey Wilkinson Carlos A Murillo 1999 Advanced Inorganic Chemistry Wiley Interscience pp 1355 ISBN 978 0471199571 Ribas Gispert Joan 2000 Quimica de coordinacion Omega pp 80 81 ISBN 84 282 1210 4 Hartwig J F Organotransition Metal Chemistry from Bonding to Catalysis University Science Books New York 2010 ISBN 1 891389 53 X Kubas Gregory 2002 Metal Dihydrogen and s Bond Complexes Structure Theory and Reactivity J Am Chem Soc 124 14 3799 3800 doi 10 1021 ja0153417 Datos Q193161 Multimedia Ligands Obtenido de https es wikipedia org w index php title Ligando amp oldid 134977847, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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