L’energia tra chimica e fisica

Metallo centrale e ligandi

La chimica di coordinazione studia complessi in cui un atomo o ione centrale, spesso metallico, è legato a molecole o ioni chiamati ligandi. La geometria, il numero di coordinazione e la struttura elettronica del metallo determinano colore, reattività, magnetismo e stabilità del complesso.

Un ligando dona una coppia elettronica a un centro metallico formando un legame coordinativo. H₂O, NH₃, Cl⁻ e CN⁻ sono esempi comuni. Ligandi polidentati possono legarsi attraverso più atomi donatori e formare anelli chelati.

Il numero di coordinazione conta gli atomi donatori direttamente legati al centro. Il valore 6 è spesso associato a geometria ottaedrica, 4 può dare geometrie tetraedrica o quadrato-planare, mentre 2 è comune in complessi lineari. Non basta però il numero per dedurre sempre la forma.

In un complesso, l’interazione con i ligandi rimuove la degenerazione degli orbitali d del metallo. In un campo ottaedrico, per esempio, gli orbitali si separano in due gruppi energetici. L’entità della separazione influenza configurazione elettronica, colore e numero di elettroni spaiati.

L’assorbimento di luce può promuovere elettroni tra livelli separati dal campo dei ligandi o coinvolgere trasferimenti di carica tra metallo e ligando. Il colore osservato è legato alle lunghezze d’onda non assorbite e non si riduce a una semplice proprietà del metallo isolato.