Kimia koordinasi
Senyawa koordinasi memiliki atom atau ion logam pusat yang dikelilingi ligan pemberi kerapatan elektron. Sifatnya ditentukan bersama oleh identitas logam, keadaan oksidasi, kumpulan ligan, dan susunan tiga dimensi di sekitar pusat.
Pusat logam, ligan, dan bilangan koordinasi
Ligan melekat melalui satu atau lebih atom donor. Ligan monodentat mengikat lewat satu situs, sedangkan ligan pengkelat multidentat lewat beberapa situs. Bilangan koordinasi menghitung atom donor yang langsung terikat pada logam, bukan sekadar jumlah molekul ligan. Pada [Co(NH₃)₆]³⁺ terdapat enam donor N sehingga bilangan koordinasinya 6. Geometri mengubah pemisahan orbital dan dengan demikian warna, kemagnetan, serta reaktivitas.
[Co(NH3)6]3+ → CN = 6
Keadaan oksidasi adalah alat pembukuan formal
Keadaan oksidasi formal logam diperoleh dengan menyeimbangkan muatan ligan terhadap muatan total kompleks. Ini berguna untuk menghitung elektron tetapi tidak sama dengan muatan parsial yang benar-benar terukur. Pada [Fe(CN)₆]⁴⁻, enam CN⁻ menyumbang −6 dan kompleks total −4, sehingga Fe formal +2. Medan ligan juga menghilangkan degenerasi orbital d logam.
[Fe(CN)6]4−: 6×(−1) + x = −4 → Fe = +2
Warna dan kemagnetan berasal dari struktur elektron
Ketika energi cahaya tampak cocok dengan transisi elektron yang diizinkan, sebagian panjang gelombang diserap dan cahaya yang diteruskan atau dipantulkan tampak berwarna. Warna tidak ditentukan satu ion logam saja: ligan, geometri, dan keadaan oksidasi semuanya berpengaruh. Elektron tak berpasangan menghasilkan paramagnetisme; apakah elektron berpasangan di orbital rendah atau mengisi orbital lebih tinggi bergantung pada persaingan pemisahan medan ligan dan energi pemasangan.
Isomer dan kelasi
Kompleks dengan rumus sama dapat berbeda konektivitas atau susunan ruang. Isomer cis/trans dan optik dapat mengubah perilaku fisik maupun biologis. Ligan pengkelat multidentat sering membentuk kompleks sangat stabil karena beberapa situs donor memegang logam yang sama; pemisahan penuh memerlukan pemutusan atau penyusunan ulang beberapa kontak sekaligus.
Contoh perhitungan
1. Keadaan oksidasi kobalt
Penyelesaian
Dalam [CoCl₄]²⁻, empat Cl⁻ memberi −4; Co harus +2 agar total menjadi −2.
2. Bilangan koordinasi ligan bidentat
Penyelesaian
Tiga ligan ethylenediamine masing-masing menyumbang dua N, sehingga [M(en)₃] memiliki bilangan koordinasi 6.
3. Menyimpulkan elektron tak berpasangan
Penyelesaian
Kompleks yang tertarik ke gradien medan magnet memiliki sedikitnya satu elektron tak berpasangan dan bersifat paramagnetik.