Definición del número de coordinación

El número de coordinación es un concepto creado por Alfred Werner en 1893 para indicar el número total de átomos vecinos, sean de igual o distinta naturaleza, cercanos al átomo central en una molécula o ion. Desde este punto de vista, indica cuántos átomos están efectivamente enlazados a un átomo central en un compuesto.

Definición de número de coordinación en química orgánica

En virtud del concepto original, se puede hablar del número de coordinación de diferentes átomos en cualquier tipo de compuestos, incluidos los compuestos orgánicos. Por ejemplo, en una molécula como el metano, al igual que en cualquier alcano, se puede observar a un átomo de carbono que está unido siempre a 4 otros átomos por medio de enlaces covalentes simples. En estos casos, se dice que el número de coordinación del carbono es 4.

Por otro lado, cuando pasamos a los alquenos, el número de coordinación se reduce a 3 y si vamos más allá y nos fijamos en los alquinos, en los cuales el carbono forma un enlace triple con otro carbono, cada uno de estos carbonos tiene número de coordinación de 2.

Además del átomo de carbono, también podemos hablar del número de coordinación de otros heteroátomos comúnmente hallados en los compuestos orgánicos. Por ejemplo, el número de coordinación del nitrógeno en las aminas y amidas siempre es 3, mientras que el número de coordinación del oxígeno normalmente es 2.

A pesar de que sí se puede hablar del número de coordinación en los compuestos orgánicos, así como se acaba de demostrar, no es común que los químicos orgánicos utilicen este término para referirse al número de grupos directamente enlazados a un átomo central. Sin embargo, sí es un término mucho más utilizado en otras ramas de la química, como veremos a continuación.

Definición de número de coordinación en química inorgánica: los compuestos de coordinación

El concepto de número de coordinación se puede aplicar en cualquier ámbito en el que se trate con moléculas u otro tipo de asociaciones entre átomos, incluidos los compuestos orgánicos. Sin embargo, su uso es mucho más común en el área de la química inorgánica, específicamente en lo relacionado con una clase especial de compuestos denominados compuestos de coordinación. En estos compuestos, el átomo central, que usualmente es un metal de transición, forma enlaces covalentes coordinados con otros átomos o grupos de átomos conocidos como ligandos, y que son los donantes del par de electrones de cada enlace.

Justamente por el hecho de que los ligandos se unen al átomo central por medio de enlaces covalentes coordinados a estos compuestos se les denomina compuestos de coordinación, y al número de átomos donantes provenientes de estos ligandos es a lo que se refiere el término “número de coordinación” en este contexto.

Dicho de otra forma, el número de coordinación representa el número total de átomos donantes de pares de electrones en los compuestos de coordinación, sin importar de cuántos ligandos provengan estos átomos.

Definición de número de coordinación en cristalografía

Finalmente tenemos el uso de este término en el campo de la cristalografía. La cristalografía es una rama de la química que se encarga de estudiar y determinar la estructura de la materia en el estado sólido. Por medio de la cristalografía se obtiene una idea clara de la posición que cada átomo en la red cristalina que forma a un sólido, tal como en el caso de la estructura del cloruro de sodio que se presenta a continuación:

En estos casos, a veces resulta difícil definir qué átomos están enlazados entre sí y qué átomos simplemente se encuentran cerca el uno del otro. Por esta razón, se pueden dar distintos números de coordinación para un mismo átomo, dependiendo de cómo se asume que están enlazados los átomos entre sí.

Ejemplos de números de coordinación comunes

Ejemplos de Número de coordinación 2

• El anión complejo dicianoplata (I) [Ag(CN)₂]^–, el cual posee geometría lineal.
• El complejo cloro(trifenifosfina)oro Ph₃PAuCl que también posee geometría lineal

Ejemplos de Número de coordinación 3

• El anión carbonato (CO₃^2-) es un ejemplo de un anión en el que el átomo central es un carbono tricoordinado con una estructura plana trigonal.
• El anión complejo triyodomercurato(-1) ([HgI₃]^–), al igual que el carbonato, está ligado a tres iones yoduro.

Ejemplos de Número de coordinación 4

• El anión tetraclorocobalto es un ejemplo clásico de un compuesto de coordinación con un centro tetracoordinado.
• El metano (CH₄) es un compuesto orgánico que posee un carbono central con cuatro átomos de hidrógeno vecinos distribuidos en una geometría tetraédrica.
• El complejo diaminodicloroplatino [Pt(NH₃)₂Cl₂].

Ejemplos de Número de coordinación 5

El anión tetracianooxovanadio (IV) ([VO(CN)₄]²⁻) posee cuatro cianuros como ligandos y un oxígeno, por lo que su número de coordinación es 5 y posee geometría piramidal de base cuadrada.

Ejemplos de Número de coordinación 6

Es uno de los números de coordinación más comunes. La mayoría de los compuestos en los que el átomo central exhibe este número de coordinación poseen geometría octaédrica. Algunos ejemplos son:

• Catión hexaaminocobalto (III) ([Co(NH₃)₆]³⁺)
• Catión tetraaquodiclorocobalto (III) ([Co(H₂O)₄Cl₂]⁻)

Ejemplos de Número de coordinación 8

• Cloruro de cesio (CsCl). Este es un compuesto iónico con estructura cúbica en la cual cada átomo de cesio se encuentra rodeado por ocho átomos vecinos de cloro.
• Fluoruro de calcio (CaF₂). Este también es un compuesto iónico con estructura cúbica con átomos de calcio rodeados por ocho átomos flúor.

Ejemplos de Número de coordinación 12

Los metales con estructura cristalina cúbica centrada en la cara (FCC por sus siglas en inglés) poseen átomos coordinados por 12 átomos vecinos en una geometría cuboctaédrica.

• En el anión complejo hexanitratotorio (IV) ([Th(NO₃)₆]^2-) el átomo de torio posee número de coorinación 12 ya que cada anión nitrato se enlaza al torio por medio de dos oxígenos (es un ligando bidentado).

Referencias

Chang, R., & Goldsby, K. A. (2012). Chemistry, 11th Edition (11th ed.). New York City, New York: McGraw-Hill Education.

Cotton, F. A., Bochmann, M., Wilkinson, G., Murillo, C. A., Bochmann, M., & Grimes, R. N. (1999). Advanced Inorganic Chemistry. Hoboken, NJ, Estados Unidos: Wiley.

O’Keefe M. (1979). A proposed rigorous definition of coordination number. Acta Cryst. (1979). A35, 772-775 Recuperado de https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a17087

Carter, F. L. (1978). Quantifying the concept of coordination number. Acta Cryst. B34, 2962-2966. Recuperado de http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a16444