Koordinációs kémia
A koordinációs vegyületekben központi fématom vagy fémion található, amelyet elektron-sűrűséget adományozó ligandok vesznek körül. Tulajdonságaikat a fém azonossága, oxidációs állapota, a ligandkészlet és a centrum körüli térbeli elrendezés együtt szabja meg.
Fémcentrum, ligandok és koordinációs szám
A ligand egy vagy több donoratomon keresztül kapcsolódik. A monodentát ligand egy donorhelyet, a kelátképző ligand több donorhelyet használ. A koordinációs szám a fémhez közvetlenül kötött donoratomokat számolja, nem egyszerűen a ligandmolekulákat. [Co(NH₃)₆]³⁺ esetén hat N donoratom miatt a koordinációs szám 6. A geometria az orbitálfelhasadást, így a színt, mágnesességet és reakciókészséget is módosítja.
[Co(NH₃)₆]³⁺ → CN = 6
Az oxidációs állapot formális könyvelési eszköz
A fém formális oxidációs állapota a ligandok töltése és a komplex teljes töltése alapján számítható. Elektronszámlálásra hasznos, de nem azonos a mért részleges töltéssel. [Fe(CN)₆]⁴⁻ esetén a hat CN⁻ összesen −6, ezért a vas formálisan +2. A ligandteret létrehozó környezet megszünteti a d-pályák degenerációját.
[Fe(CN)₆]⁴⁻: 6×(−1)+x=−4 → Fe=+2
A szín és a mágnesesség az elektronszerkezetből ered
Ha a látható fény energiája megengedett elektronátmenettel egyezik, egyes hullámhosszak elnyelődnek, így a visszavert vagy áteresztett fény színesnek látszik. Ugyanazon fémion színe függ a ligandtól, geometriától és oxidációs állapottól. A párosítatlan elektronok paramágnességet okoznak; a spinállapotot a ligandtéres felhasadás és a párosítási energia versenye határozza meg.
Izoméria és kelátképzés
Azonos összegképletű komplexek eltérhetnek kapcsolódásban vagy térbeli elrendezésben. A cisz/transz és optikai izoméria fizikai vagy biológiai viselkedést is megváltoztathat. A többfogú kelátképző ligandok gyakran különösen stabil komplexeket adnak, mert ugyanaz a ligand több donorhelyen kapcsolódik, teljes leválásához több kapcsolatot kell megszakítani vagy átrendezni.
Kidolgozott példák
1. A kobalt oxidációs állapota
Megoldás
[CoCl₄]²⁻ esetén négy Cl⁻ töltése −4; a komplex −2 töltéséhez Co=+2 szükséges.
2. Koordinációs szám kétfogú ligandnál
Megoldás
Három etilén-diamin ligand két-két N donorral köt, ezért [M(en)₃] koordinációs száma 6, nem 3.
3. Következtetés párosítatlan elektronból
Megoldás
Ha egy komplexet mágneses térgradiens vonz, legalább egy párosítatlan elektronja van, tehát paramágneses.