Ligando (química)

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Ligandos
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Concepto:Son moléculas que rodean y se enlazan de diferentes formas a un átomo central metálico. Cuando esto ocurre se dice que el ligando está coordinado al ión. Cuando existen varios ligandos unidos a dicho metal, se le denomina complejo de coordinación.

Ligandos , son 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.

Clasificación

Existen muchas formas de clasificar a los ligandos como por su tamaño, su carga, la cantidad de enlaces donados al metal, entre otros.

De tal forma, los ligandos tienen la capacidad para donar uno o varios pares de electrones al átomo central, por lo que pueden clasificarse de la siguiente forma:

Ligandos monodentados

Las moléculas que poseen un único átomo donador de electrones se denominan ligandos monodentados, mientras que las que poseen más de un átomo donador 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.

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 (NH3), el agua (H2O), 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 mono dentados 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 contra iones. Esto por lo general provoca un aumento en la solubilidad del ion, o, mejor expresado, una disminución de su tendencia a precipitar.

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 (NH2-CH2-CH2-NH2)

bipiridina.

Un ligando polidentado de enorme importancia por la cantidad de aplicaciones que tiene es el EDTA, el EDTA posee seis sitios de unión.

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-)

Caracterización complejos de coordinación

  • Ligandos dadores (pi y sigma): Se caracterizan por poseer la capacidad de estabilizar metales con elevados niveles de oxidación. Están conformados por un núcleo electrónicamente muy denso (son electronegativos) como por ejemplo los halogenuros.
  • Ligandos dadores (sigma): Solo son dadores sigma y se encargan de estabilizar el estado de oxidación más equilibrado, donando enlaces sigmas con el metal. Un ejemplo de este tipo de ligando es el amoníaco.
  • Ligandos dadores sigma y aceptores pi: Estabilizan estados de oxidación muy bajos.
  • Complejos: Se diferencian del resto de los ligandos ya que son un tipo especial de dadores sigma y aceptores pi. Los complejos interactúan con la densidad electrónica de una molécula.

Funciones

  • Moléculas o átomos que se unen de forma reversible a una proteína. Desempeñan varias funciones esenciales en los organismos biológicos:
  • Transmisión de Señales: Los ligandos actúan como mensajeros químicos. Viajan a través de los fluidos acuosos de un organismo, dentro de la sangre, los tejidos o dentro de la propia célula. Cuando un ligando se une a su receptor específico, provoca un cambio en la forma o actividad del receptor, lo que permite transmitir una señal o producir directamente un cambio dentro de la célula.
  • Activación de Proteínas: Al unirse a las proteínas, los ligandos pueden cambiar la forma de estas, lo que puede activar o desactivar la función de la proteína. Esta activación puede desencadenar una serie de eventos dentro de la célula, como la activación de otras vías químicas o la liberación de otro ligando mensajero.
  • Regulación de la Expresión Génica: Algunos ligandos, al unirse a sus receptores, pueden regular la actividad génica. Por ejemplo, las hormonas esteroides, al unirse a sus receptores intracelulares, pueden alterar la transcripción de ciertos genes.
  • Control Biológico: La capacidad de los ligandos de activar una proteína durante un corto período de tiempo y luego reciclarse permite el control biológico de muchas interacciones.

Los ligandos son fundamentales para la comunicación y regulación de funciones dentro de los organismos biológicos.

Fuentes

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