Związki koordynacyjne

Związki koordynacyjne to połączenia zawierające w swym składzie jon kompleksowy, lub będące same jednostką koordynacyjną. W każdym związ-ku kompleksowym można wyróżnić atom centralny A, którym z reguły jest kation metalu przejściowego lub atom metalu na zerowym stopniu utlenienia. Atom centralny zwany jest także rdzeniem, a wszystkie inne atomy związane bezpośrednio z rdzeniem określa się jako atomy koordynujące, wiążące lub donorowe. Każdy atom centralny A ma charakterystyczną liczbę atomów bezpośrednio z nim związanych. Liczba ta zwana jest liczbą koordynacyjną. Atomy oraz grupy, które są z nim związane nazywa się ligandami.

19.1. Skład chemiczny kompleksów

Związki kompleksowe mogą zawierać jeden lub więcej jonów czy atomów centralnych. Noszą one wówczas odpowiednio nazwy: jedno-(mono) lub wielordzeniowe, np. zawierający dwa atomy centralne - dwur-dzeniowy. Kompleksy tego typu tworzą się z reguły w przypadku, gdy li-gandy mogą spełniać funkcję mostka, np.

lub wówczas, gdy liczba wolnych par elektronowych liganda wielokleszczowe-go jest większa niż liczba koordynacyjna metalu.

tlenek diwodoru, amoniak - zamiast azan, hydrazyna - zamiast dia-zan. Dopuszczalne jest także stosowanie następujących nazw: H2S siarkowodór, HCl chlorowodór, HBr bromowodór, HI jodowodór, HF fluorowodór.

19.2. Klasyfikacja związków kompleksowych Związki kompleksowe można podzielić na:

−

jednordzeniowe, zawierające jeden atom centralny,

−

wielordzeniowe, zawierające dwa lub więcej atomów centralnych. Poza tym ze względu na ładunek, jakim charakteryzują się sy, można je podzielić na:

−

związki kompleksowe kationowe (kationy), np. [Cu(NH3)4]²⁺, [Mn(H2O)6]²⁺

−

związki kompleksowe anionowe (aniony) np. [FeF₆]^3- , [Fe(CN)₆]

3-−

związki kompleksowe obojętne, będące jednostką koordynacyjną, np. [Fe(CO)₅]⁰, [Co(NO₂)₃(NH₃)₃]⁰

Związki koordynacyjne anionowe i kationowe dysocjują w roztworach wodnych na odpowiednie jony: np.

[Cu(NH3)4]SO4 ---> [Cu(NH3)4]²⁺ + SO4^2- , K₃[Fe(CN)₆] ---> 3K⁺ + [Fe(CN)₆]

3-19.3. Nazwy ligandów

Nazwy ligandów tworzy się w odmienny sposób w zależności od tego, czy mają one charakter anionowy lub też kationowy.

19.3.1. Nazewnictwo ligandów anionowych

Nazwy ligandów anionowych nieorganicznych i organicznych tworzo-nych od nazwy anionu, zakończone są na - o, chociaż istnieją odstępstwa od tej reguły, np. S^2- siarczek, ligand- tio.

Jeżeli nazwy anionu kończą się na - id ( - yd), - yn ( - in), to do nazwy doda-je się końcówkę - o, w wyniku czego ligandy uzyskują końcówki - ido,

( - ydo), - yno ( - ino) lub - ano, np. CH₃COO - to nazwa liganda brzmi octano, CH3CONH - to nazwa liganda brzmi acetamido.

Gdy ligandy mają przedrostki liczebnikowe, np. trifosforano -, lub w nazwie jest przedrostek np. tio - (tiosiarczano -), wówczas nazwę liganda umieszcza się w nawiasie, np. (trifosforano - ) (tiosiarczano - ).

19.3.2. Nazewnictwo ligandów obojętnych

Nazwy ligandów obojętnych nie ulegają zmianie, np. NH3 amina, a nie amino, H2O akwa, NO nitrozyl, CO karbonyl.

19.4. Sposób zapisu związków koordynacyjnych

Zapisując w postaci chemicznego wzoru cząsteczki związków koor-dynacyjnych, należy mieć na względzie, czy związek ten zawiera anion czy też kation kompleksowy.

19.4.1. Związki koordynycyjne zawierające anion kompleksowy

−

Na pierwszym miejscu we wzorze umieszcza się symbol kationu me-talu łączącego się z kompleksem anionowym podając jego liczbę, następnie zapisuje się ujęty w nawiasie kwadratowym kompleks, w którym z kolei jako pierwszy umieszcza się symbol atomu central-nego, następnie ligandy, zaznaczając ligandy jonowe (aniony) dalej, o ile są, ligandy obojętne.

−

Wzór całej sfery koordynacyjnej kompleksu ujmuje się w nawias kwadratowy, np. K₄[Fe(CN)₅(NO)].

19.4.2. Związki koordynacyjne zawierające kation kompleksowy

Przy zapisie związków koordynycyjnych, zgodnie z przyjętą regułą, na początku wzoru umieszcza się składnik dodatni, w tym przypadku kation

kompleksowy, a następnie łączy się z nim anion. Wszystkie zalecenia odno-śnie zapisu związku kompleksowego są takie same, jak podano przy kom-pleksach anionowych, np. [CrCl2(H2O)4]Cl.

19.4.3. Nazewnictwo związków koordynacyjnych wg systemu Stocka W systemie Stocka stopień utlenienia atomu centralnego (lub ładunek jonu) wskazuje się cyfrą rzymską, umieszczoną w nawiasie tuż za nazwą atomu centralnego. Zerowy stopień utlenienia zaznacza się cyfrą „0”. Li-gandy tak jak we wszystkich systemach umieszcza się w kolejności: liLi-gandy jonowe (aniony), a następnie ligandy obojętne. Proporcje składników poda-je się za pomocą zwielokrotnionych przedrostków, pochodzących od liczeb-ników greckich di - , tri - , tetra - , penta - , heksa - , itd. Na przykład: K3[Fe (CN)₆] heksacyjanożelezian(III) potasu, K₄[Fe(CN)₆] heksacyjanożelazian (II) potasu, [Cu(NH3)4]SO4 siarczan(VI) tetraaminamiedzi(II).

19.4.4. Nazewnictwo kompleksów dwu - i wielordzeniowych

Kompleksy zawierające dwa lub więcej atomów centralnych łączą-cych się z jednym ligandem , zazwyczaj za pomocą "mostka" nazywa się dwu lub wielordzeniowymi

np. (NH3)5Cr —OH— Cr(NH3)5. Grupy mostkowe łączące dwa centra koordy-nacji mogą być dwu rodzajów: dwa centra związane są tym samym atomem grupy mostkowej, jak w przytoczonym kompleksie lub też dwa centra koordy-nacji związane są z różnymi atomami grupy mostkowej.

Wskazane jest, aby w przypadku pierwszym podawać symbol atomu grupy mostkowej, umieszczając go na końcu nazwy liganda (pisany kursywą). W drugim przypadku podaje się symbole wszystkich koordynujących atomów. 1. W kompleksach mających grupę mostkową łączącą dwa atomy cen-tralne, nazwę grupy mostkowej poprzedza się literą grecką u- oddzie-lając nazwę od reszty za pomocą łącznika.

2. Dwie lub więcej takich samych grup oznacza się przedrostkami li-czebnikowymi di-u lub bis-u.

3. Grupy mostkowe wymienia się wraz z innymi grupami w porządku alfabetycznym z wyjątkiem, gdy można użyć przedrostków zwielo-krotniających.

4. Gdy ten sam ligand pełni zarówno funkcję mostka jak i niemostkowe-go ligandu, nazwę jeniemostkowe-go wymienia się najpierw jako ligand mostkowy, np. [(CO)3Fe(CO)3Fe(CO)3] tri-µ-karbonyl-bis-(trikarbonylżelazo). 5. Gdy liczba centralnych atomów związana z jedną grupą mostkową jest

większa od dwóch, oznacza się to przez umieszczenie liczby: µ3, µ4, np. [Be4O(CH3COO)6] tetra-µ-octano 0,0, -µ4-okso-tetraberyl(II) tj. µ4, gdyż 4 atomy centralne związane są mostkowo z atomem tlenu, cztery grupy CH₃COO - koordynujące przez atomy tlenu, stąd 0,0,.

−

rysując cząsteczkę w sposób uproszczony, ukazujący zbliżony do rzeczywistego kształt cząsteczki jest często stosowany, np.

W węglowodorach mogą występować różne sekwencje połączeń atomów węgla pomiędzy sobą. Dlatego też wyróżnia się pojęcie rzędowości atomów węgla, to znaczy atomy węgla I-, II-, i III- rzędowe. I-rzędowy atom węgla jest związany tylko z jednym sąsiednim atomem węgla. II-rzędowy atom węgla jest związany z dwoma atomami węgla. III-rzędowy atom węgla jest związany z trzema sąsiednimi atomami węgla.

Przykłady rzędowości atomów węgla:

alkil I-rzędowy - atom węgla z wolną wartościowością jest związany tylko

W dokumencie Pracownia chemiczna z dydaktyki chemii. Doświadczenia chemiczne dla szkół ponadgimnazjalnych (Stron 111-116)