Breve historia de la química de coordinación

Resumen: Los compuestos de coordinación se conocen desde el siglo XVI. Inicialmente se les llamo "complejos". Alfred Werner los explica correctamente (1893) y los nombra compuestos de coordinación. Werner y Lewis sientan las bases para su estudio.

A medida que se fue desarrollando la química, se sintetizaron una serie de compuestos muy llamativos, especialmente por sus colores; los cuales tomaron los nombres de sus creadores, pues éstos no podian dejar ocultos tan deslumbrantes descubrimientos o permitir que otros los publicaran. Así fueron y aún son conocidos la Sal de Magnus, 2PtCl2.2NH3 o la Sal de Erdmann, KNO2.Co(NO2)2.2NH3. Otro de estos deslumbrantes compuestos fue el Azul de Prusia (Berliner Blau), KCN.Fe(CN)2.Fe(CN)3 producido por Diesbach en Berlín a comienzos del siglo XVIII. Este y muchos otros compuestos fueron utilizados por los pintores.

[Co(H2O)6]2+

Estos compuestos presentaban dos propiedades interesantes que los diferenciaban de los conocidos hasta el momento: los cambios de color que se observaban al formarse y la diferente reactividad de algunos de sus iones correspondientes. Tan solo a mediados del siglo pasado los químicos comenzaron a interesarse por su naturaleza y por su relación con otros compuestos más sencillos.

Se encontró, como se puede notar arriba, que estos compuestos parecian formados por otros compuestos, por lo cual se identificaron como compuestos moleculares para diferenciarlos de los compuestos atomicos. Por ultimo, se les dio el nombre de "complejos" para diferenciarlos de los compuestos simples. A decir verdad, este era un nombre acertado para la época, debido a que era difícil encontrarles una estructura valedera que pudiera explicar sus propiedades. Por otra parte, el número de complejos aumentaba en la medida en que progresaba su estudio.

Azul de Prusia

El desarrollo de los experimentos y de los modelos para explicar la naturaleza de los compuestos de coordinación tuvo que esperar la aparicion de teorias y modelos válidos para compuestos menos complicados. El paso fundamental en este sentido fue la definición de lo que se consideraba un compuesto "verdadero", enunciada en la Ley de las Proporciones Definidas propuesta por J.L. Proust en 1799. Esta Ley establece que:

"Un compuesto determinado siempre estara constituido por las mismas proporciones de sus elementos"

Esta primera definición fue trascendental para separar unos compuestos de otros, especialmente en el caso de los complejos en donde hay series similares.

Joseph Louis Proust

Nacimiento: 26 de septiembre de 1754, Angers, Francia

Fallecimiento: 5 de julio de 1826, Angers, Francia

Los estudios en química de Joseph Proust iniciaron gracias a su padre, quien era apotecario en Angers. Tras estudiar en la tienda de su padre viajó a París en donde obtuvó el cargo de apotecario en jefe de la Salpêtrière. Bajo la influencia de Carlos IV de España, Proust fue profesor en la Escuela de Química de Segovia y en la Universidad de Salamanca. El mayor logro científico de Proust fue haber sido el primero en pensar que los compuestos químicos se forman a partir de proporciones definidas. Esto lo llevó a formular la Ley de Proporciones Constantes, la cual afirma que cualquier compuesto químico siempre contiene sus componentes en proporciones fijas (de masa), las cuales no dependen de su fuente o método de preparación. Esta ley es una de las bases de la estequiometría.

Retrato de Joseph Louis Proust [1]

Luego Jöns Jacob Berzelius introdujo en 1827 el concepto de isomería, el cual complementó la definición anterior pero planteó una pregunta clave:

¿Cómo estan unidos los átomos unos a otros?

Para encontrar esta respuesta fue definitiva la teoría de los tipos, propuesta por Charles Frédéric Gerhardt en 1853 aproximadamente, la cual fue desarrollada para el amoníaco por Charles Adolphe Wurtz en 1849 y ampliada por August Wilhelm von Hofmann mediante su teoría del amonio como un primer intento para explicar como estaban unidos los átomos en los abundantes compuestos "complejos" que contenían amoníaco.

Simultáneamente, la teoría de la fuerza de combinación o atomicidad (valencia), desarrollada por Edward Frankland en 1852, fue también crucial puesto que permitió concluir que:

Cada elemento solo se puede unir a un número fijo de otros elementos

Así, se infería que la atomicidad del Zn siempre era de 2, mientras que la del N y el P podía ser de 3 o 5. Friedrich August Kekulé propuso en 1858 que muchos compuestos orgánicos tenían que ser producto de la unión entre sí de los átomos de carbono para formar cadenas. Además de lo conocido con anterioridad, influyó necesariamente un segundo modelo para explicar los "complejos". Este modelo fue desarrollado en 1869 y sustentado con éxito durante varias decadas por los escandinavos Christian Wilhelm Blomstrand, profesor de química en Lund (Suecia), y su alumno Sophus Mads Jørgensen, quien sería más tarde profesor en la Universidad de Copenhague y uno de los experimentadores más sobresalientes de la química de la coordinacion. Sin embargo, el mismo Jørgensen logró sintetizar el compuesto que definiría la validez o no de su teoría, concluyendo que su modelo, conocido como la Teoría de las Cadenas, no era correcto.

Alfred Werner

Nacimiento: 12 de diciembre de 1866, Mulhouse, Francia

Fallecimiento: 15 de noviembre de 1919, Zurich, Suiza

Fue un químico suizo, estudiante de la ETH Zurich y profesor de la Universidad de Zurich. Ganó el Premio Nobel de Química en el año 1913 por su proposición de la configuración en octaedro de los metales de transición complejos. Werner desarrolló las bases para la química de coordinación moderna y fue el primer químico inorgánico en ganar el Premio Nobel, y el único hasta el año 1973. En 1893, Werner fue el primero en proponer estructuras correctas para compuestos de coordinación que contienen iones complejos, en los cuales un átomo central de un metal de transición está rodeado de ligandos neutrales o aniónicos. Desde 1913 padeció de arterioesclerosis, muriendo a instancias de ésta en 1919 en Zúrich.

Fotografía de Alfred Werner [2]

El reconocimiento de la verdadera naturaleza de los compuestos "complejos", se inició con Alfred Werner, quien demostró que las moléculas neutras estaban directamente enlazadas al metal, de manera que las sales complejas como el CoCl3.6NH3 estaban correctamente formuladas como [Co(NH3)6]3+Cl-3. También demostró que se originaban profundas consecuencias estereoquímicas a partir de la suposición de que las moléculas o iones (ligantes) alrededor del metal ocupaban posiciones en las esquinas de un octaedro o un cuadrado.

Los estudios estereoquimicos de Werner fueron seguidos más tarde por las ideas de Gilbert N. Lewis y N. W. Sidgwick, quienes propusieron que un enlace químico requería compartir un par de electrones. Esto llevo a la idea de que una molécula neutra con un par de electrones (base de Lewis) puede donar estos electrones a un ion metálico u otro aceptor de electrones (ácido de Lewis).

References

Para conocer más acerca de las interacciones con los modelos dinámicos de moléculas y obtener más información acerca de JSmol, puede dirigirse a la página de Ayuda

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