De entre todos los compuestos químicos que existen, quizá sean los llamados compuestos de coordinación los que mayores dificultades ofrecen a la hora de entender cómo los diferentes átomos están unidos entre sí. Un compuesto de coordinación está formado generalmente por un ión denominado complejo (lo que hace clara e intencionada referencia a la complicada estructura del mismo) y uno o varios contraiones (iones de carga opuesta a la del ión complejo).
El interés de los compuestos de coordinación reside generalmente en las propiedades químicas y físicas del ión complejo, que además de tener unas propiedades químicas muy importantes, presenta propiedades físicas de gran interés, como un intenso color característico de cada complejo, una estructura cristalina bien definida e importantes propiedades magnéticas.
Un ión complejo es un sistema cargado formado por un catión metálico central (generalmente un metal de la serie de transición, con una capa electrónica d parcialmente llena) y una esfera de coordinación formada por iones moleculares (p.ej CN-, OH- EDTA o ión etilendiamintetraacetato), átomos ionizados (p.ej F-, Cl-) o moléculas neutras como el agua, amoníaco, monóxido de carbono. A las especies que forman la esfera de coordinación en el complejo se les denomina ligandos. Dado que el átomo central es un catión metálico que va a tener una cierta tendencia a captar electrones, se puede entender la unión del catión metálico central y los ligandos como debida a la formación de un enlace covalente coordinado, en el que el los ligandos y el catión comparten pares electrónicos aportados por los ligandos.
Los ligandos pueden aportar uno o más pares electrónicos, siendo así mono o polidentados . Por ejemplo, el EDTA, mencionado anteriormente, es un ligando hexadentado, porque puede ceder hasta 6 pares electrónicos, por lo que se dice también que es un ligando quelante ("atrapa" al catión central).
El color y las propiedades magnéticas de los complejos se han podido explicar satisfactoriamente a partir de una teoría sencilla conocida como Teoría del campo del cristal. Esta teoría consiste en considerar que los orbitales d del catión metálico central, que en un principio están degenerados es decir, tienen la misma energía) se desdoblan debido a la interacción electrostática con las nubes electrónicas de los ligandos. Por ejemplo, para un complejo de geometría octaédrica, como el ferricianuro (Fe(CN)6)3- , los orbitales d sufren el siguiente desdoblamiento:
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