Organometálicos 4/7

Marcelo Avena

1 Nov 202011:48

Summary

TLDREl guion del video ofrece una explicación detallada de los ligandos en química inorgánica, enfocándose en su unión a metales a través de enlaces triples y dobles. Se discuten casos específicos como la coordinación de alquilos y la función de ligandos como puente entre metales, lo que resulta en la debilitamiento del triple enlace y cambios en la estructura del compuesto. Se mencionan ejemplos de ligandos como el nitrógeno, oxígeno y el monóxido de nitrógeno, destacando su importancia en procesos como la fijación de nitrógeno y la catálisis en sistemas biológicos y químicos. Además, se explora cómo la cristalografía ayuda a diferenciar entre tipos de unión de ligandos y se presentan diagramas de orbitales moleculares para entender mejor estas interacciones.

Takeaways

🔬 Los ligandos blandos no se unen al metal a través de un doble enlace por donación y retro donación.
🧬 Los compuestos orgánicos con triple enlace poseen dos orbitales pi para donar electrones.
🔗 Un ligando puede donar dos electrones a un solo centro metálico o actuar como ligando puente coordinando a dos centros metálicos.
🔭 En complejos de cobalto, el ligando alquino se dispone perpendicularmente al eje del metal, facilitando la donación de electrones.
🧲 La retro donación debilita el triple enlace, alargando la distancia carbono-carbono y modificando los ángulos.
🌿 La molécula de nitrógeno se une al metal de manera similar al monóxido de carbono, a través de donación sigma y retro donación.
⚗️ La catálisis de la reacción entre nitrógeno e hidrógeno para producir amoníaco implica la ruptura del enlace triple del nitrógeno.
🔧 Las moléculas fijadoras de nitrógeno, como las nitrogenasas, utilizan hierro como centro metálico para debilitar el enlace nitrógeno-nitrógeno.
🔬 La molécula de oxígeno puede actuar como ligando en los compuestos organometálicos, uniéndose de forma terminal o lateral.
🧪 El monóxido de nitrógeno puede unirse al metal de manera lineal o angular, comportándose de manera similar al monóxido de carbono o al oxígeno.

Q & A

¿Qué son los ligandos blandos y cómo se unen a los metales?
-Los ligandos blandos son aqueles que no forman un doble enlace con el metal a través de donación y retro-donación. Se unen a los metales a través de enlaces más débiles.
¿Cómo se forman los triples enlaces en los compuestos orgánicos con ligandos que no se unen a través de dobles enlaces?
-Los compuestos orgánicos con triple enlaces poseen dos orbitales pi con los cuales pueden donar electrones. Existen dos casos principales de unión: uno donde participa un solo orbital pi y otro donde participan ambos orbitales pi, actuando como ligando puente.
¿Cómo se describe la estructura del complejo de cobalto mencionado en el guion?
-El complejo de cobalto tiene dos átomos de cobalto, y el ligando 'al chino' se dispone de tal manera que el eje carbono-carbono del ligando es perpendicular al eje cobalto-actinio.
¿Qué sucede con el triple enlace al realizar la donación y retro-donación en los ligandos?
-La donación y retro-donación de electrones debilita el triple enlace, lo que resulta en alargamiento de la distancia carbono-carbono y modificación de los ángulos entre los carbonos.
¿Qué es el ligando dmitro y cómo se une a los metales?
-El ligando dmitro es una molécula de nitrógeno que se une a un metal directamente. La unión ocurre a través de una condonación sigma y una retro-donación, lo que puede llevar a la ruptura del enlace triple nitrógeno-nitrógeno.
¿Cómo se relaciona la molécula de nitrógeno con la catálisis de la reacción entre nitrógeno y hidrógeno para dar amoníaco?
-La molécula de nitrógeno se absorbe sobre la superficie del catalizador metálico, generalmente hierro, lo que debilita los enlaces y permite la generación de amoníaco.
¿Qué son las moléculas fijadoras de nitrógeno y cómo se relacionan con la fijación de nitrógeno?
-Las moléculas fijadoras de nitrógeno son enzimas que contienen hierro como centro metálico y que unen al nitrógeno a este centro, lo que debilita el enlace para la ruptura del mismo y la formación de otras especies de nitrógeno.
¿Qué es el ligando de oxígeno y cómo se une a los metales en los compuestos organométalicos?
-El ligando de oxígeno es la molécula de oxígeno que puede unirse a los metales en dos formas principales: como un oxígeno terminal formando un ángulo metal-oxígeno-oxígeno o como un ligando de oxígeno lateral.
¿Cómo se interpreta la unión del monóxido de nitrógeno como ligando?
-El monóxido de nitrógeno, conocido como ligando mi, puede unirse a los metales de manera lineal o angular. En el modo lineal, actúa como cation mi y en el modo angular, se comporta como el oxígeno 2 en modo terminal, siendo donador de 2 electrones en ambos casos.
¿Qué sucede con el número de electrones del complejo cuando el ligando NO cambia de modo lineal a angular?
-Cuando el ligando NO cambia de modo lineal a angular, el número de electrones del complejo disminuye en dos, pasando de 18 a 16 electrones.

Outlines

00:00

🔬 Ligandos y enlaces triples en compuestos orgánicos

El primer párrafo discute los ligandos en compuestos orgánicos, enfocándose en cómo algunos no se unen al metal a través de un doble enlace por donación y retro donación. Se menciona que los ligandos que no se unen a través de un doble enlace pueden hacerlo a través de un triple enlace, lo que implica que los compuestos con triple enlace tienen dos orbitales para donar electrones. Se describen dos casos principales de unión: uno donde un solo orbital pi participa y otro donde dos orbitales pi participan, actuando como ligando puente. Se ilustra con un ejemplo de un complejo de cobalto donde el ligando 'al' se une perpendicular al eje cobalto-carbono, y se discute cómo la donación y retro donación de electrones debilita el triple enlace, altera la distancia entre átomos de carbono y modifica los ángulos. También se menciona el ligando 'dinitrógeno' y su importancia en la catálisis y en sistemas biológicos, donde puede llevar a la ruptura del enlace triple y la generación de especies de nitrógeno útiles.

05:00

🌀 Unión de oxígeno y su rol en compuestos orgánicos

El segundo párrafo se centra en la unión de oxígeno como ligando en compuestos orgánicos, destacando dos formas principales de unión: la unión terminal y la unión lateral. Se describe cómo la unión terminal implica una donación de dos electrones por parte del oxígeno, mientras que la unión lateral implica una interacción diferente con los orbitales del metal. Se menciona la unión de oxígeno a hierro en porfirinas como un ejemplo de unión terminal y el complejo de iridio con cloro, tripeína fina y monóxido como un ejemplo de unión lateral. Se discute la reversibilidad de esta unión y cómo estos complejos pueden captar oxígeno y potencialmente ser utilizados en emergencias médicas como sustitutos temporales de la sangre. Se incluye una explicación de cómo se diferencian estas uniones mediante cristalografía y se discuten los estados de oxígeno, incluyendo el estado fundamental y los estados excitados, y cómo estos estados afectan la unión de oxígeno en los compuestos.

10:01

🔄 Cambios en la coordinación del ligando nitrógeno monóxido

El tercer párrafo explora cómo el monóxido de nitrógeno (NO) puede actuar como ligando en compuestos orgánicos, pudiendo unirse de manera lineal o angular. Se explica que en la unión lineal, NO actúa como un cation radical, donando dos electrones al metal, similar al monóxido de carbono. En cambio, en la unión angular, NO se comporta como el oxígeno molecular (O2) en su estado excitado, también donando dos electrones. Se discute cómo el cambio de la forma de coordinación de NO, de lineal a angular, reduce el número de electrones del complejo, lo que puede tener implicaciones en la estabilidad y reactivad de los complejos. Además, se menciona que este cambio en la coordinación de NO es un fenómeno que se estudia en detalle en la química de los compuestos orgánicos.

Mindmap

Keywords

💡Ligando

Los ligandos son moléculas o átomos que se unen a un metal en una estructura orgánica metálica. Son fundamentales en la química inorgánica y coordinativa, ya que afectan las propiedades y la estabilidad de los compuestos. En el video, se discuten diferentes tipos de ligandos, como los que forman triples enlaces y los que participan en donaciones electrónicas.

💡Triple enlace

El triple enlace es una forma de enlace químico que implica la transferencia de seis electrones entre dos átomos. Es característico de moléculas como el nitrógeno y el carbono en ciertas condiciones. En el contexto del video, se menciona cómo la formación de ligandos con metales puede debilitar el triple enlace, cambiando propiedades como la longitud y ángulos de enlace.

💡Donación electrónica

La donación electrónica es el proceso por el cual un ligando transfiere electrones a un metal en una estructura orgánica metálica. Es un aspecto clave en la formación y estabilidad de compuestos metálicos. El video explica cómo los ligandos pueden donar electrones a través de diferentes mecanismos, como la donación pi y la donación sigma.

💡Retro donación

La retro donación es el proceso inverso a la donación electrónica, donde el metal transfiere electrones de regreso al ligando. Esta interacción es crucial para la estabilidad y reactivación de los compuestos metálicos. En el video, se ilustra cómo la retro donación puede debilitar enlaces triples y cambiar la geometría de los ligandos.

💡Compuestos orgánicos metálicos

Los compuestos orgánicos metálicos son una clase de sustancias químicas que contienen átomos de metal unidos a átomos de carbono mediante enlaces. Son importantes en diversas aplicaciones, desde la catálisis hasta la medicina. El video se centra en cómo los ligandos interactúan con metales en estos compuestos.

💡Ligando puente

Un ligando puente es un ligando que se une a más de un átomo metálico en un compuesto, lo que puede dar lugar a estructuras complejas y a menudo aumenta la estabilidad del compuesto. El video menciona cómo los ligandos pueden actuar como puentes, coordinándose a múltiples centros metálicos.

💡Ligando dmitro

El ligando dmitro, o diazotizado, es un radical con un átomo de nitrógeno y un átomo de hidrógeno. Se menciona en el video como un ligando muy estudiado debido a su capacidad para formar complejos que pueden llevar a la ruptura del enlace triple nitrógeno-nitrógeno, lo cual tiene aplicaciones en procesos como la síntesis de amoníaco.

💡Molécula de nitrógeno

La molécula de nitrógeno (N2) es una molécula diatómica con un triple enlace muy estable que es esencial para la vida, ya que es una fuente de nitrógeno en la naturaleza. El video discute cómo la interacción de N2 con metales en compuestos metálicos puede llevar a la ruptura de su triple enlace.

💡Fijación de nitrógeno

La fijación de nitrógeno es el proceso por el cual el nitrógeno atmosférico (N2) se convierte en formas más accesibles para la vida, como el amoníaco. Es un tema importante en la química y la biología, y el video menciona cómo ciertos compuestos metálicos y enzimas pueden facilitar este proceso.

💡Molécula de oxígeno

La molécula de oxígeno (O2) es esencial para la respiración de la mayoría de los organismos vivos. En el video, se discute cómo el oxígeno puede actuar como ligando en compuestos metálicos, formando enlaces de distintos tipos que influyen en la estabilidad y las propiedades del compuesto.

Highlights

Los ligandos blandos no se unen al metal a través de un doble enlace por donación y retro donación.

Los ligandos que no se unen a través de un doble enlace pueden hacerlo a través de un triple enlace.

Los compuestos orgánicos con triple enlace poseen dos orbitales para donar electrones.

Existen dos casos principales de unión: uno con un solo orbital pi coordinando a un centro metálico y otro con dos orbitales pi coordinando a dos centros metálicos.

El ligando 'al' puede actuar como puente, donando dos electrones a cada centro metálico en el segundo caso.

La donación y retro donación debilita el triple enlace, alargando la distancia carbono-carbono y modificando los ángulos.

El ligando dmitro y la molécula de nitrógeno se unen al metal a través de condonación sigma y retro donación.

Los complejos con dmitro pueden llevar a una ruptura del enlace triple nitrógeno-nitrógeno y a la generación de especies de nitrógeno útiles.

La catálisis de la reacción entre nitrógeno y hidrógeno para dar amoníaco involucra complejos metálicos con moléculas de nitrógeno.

Las moléculas fijadoras de nitrógeno, como las enzimas con hierro como centro metálico, pueden debilitar el enlace para la ruptura y formación de otras especies de nitrógeno.

La inorgánica fijación de nitrógeno es un campo de estudio activo, con investigaciones sobre la unión de nitrógeno y su estructura.

El ligando de oxígeno, O2, se une a los compuestos organométalicos principalmente de dos maneras: mono apto y diaz.

La unión mono apto implica una donación de dos electrones a través de un orbital pi.

La unión diaz implica una donación de dos electrones a través de un orbital pi coordinando a dos centros metálicos.

Los complejos de iridio con cloro, trip en info fina y monóxido pueden captar irreversiblemente al oxígeno.

Los complejos de Vaska son ejemplos de sistemas reversibles de captura de oxígeno que podrían ser utilizados como sustitutos de la sangre.

La diferenciación entre la unión mono apto y diaz se hace a través de cristalografía, observando las distancias metal-oxígeno y oxígeno-oxígeno.

El estado más estable de la molécula de oxígeno es el basal, con un enlace de singul, mientras que el estado excitado es el singul lete.

La molécula de oxígeno en el modo terminal se puede interpretar como una donación de dos electrones hacia el metal.

El monóxido de nitrógeno como ligando puede unirse de manera lineal o angular, cambiando su comportamiento electrónica y su interacción con el metal.

El cambio de modo de coordinación del ligando NO, de lineal a angular, reduce el número de electrones del complejo.