Koordinacinė chemija
Koordinaciniuose junginiuose centrinį metalo atomą arba joną supa ligandai, donoriniais atomais perduodantys elektronų tankį. Savybes kartu lemia metalo tapatybė, oksidacijos laipsnis, ligandų rinkinys ir trimatė geometrija aplink centrą.
Metalo centras, ligandai ir koordinacinis skaičius
Ligandas jungiasi per vieną arba kelis donorinius atomus. Monodentatinis ligandas turi vieną donorinę vietą, o chelatuojantis — kelias. Koordinacinis skaičius skaičiuoja donorinius atomus, tiesiogiai prisijungusius prie metalo, o ne ligandų molekulių skaičių. [Co(NH₃)₆]³⁺ šeši N atomai duoda koordinacinį skaičių 6. Geometrija keičia orbitalių skilimą, spalvą, magnetizmą ir reaktyvumą.
[Co(NH₃)₆]³⁺ → CN = 6
Oksidacijos laipsnis yra formalus apskaitos įrankis
Formalus metalo oksidacijos laipsnis gaunamas subalansuojant ligandų krūvius su viso komplekso krūviu. Tai naudinga elektronų apskaitai, bet nėra tas pats kaip išmatuotas dalinis krūvis. [Fe(CN)₆]⁴⁻ šeši CN⁻ duoda −6, todėl Fe formaliai yra +2. Ligandų laukas panaikina metalo d orbitalių degeneraciją.
[Fe(CN)₆]⁴⁻: 6×(−1)+x=−4 → Fe=+2
Spalva ir magnetizmas kyla iš elektroninės struktūros
Kai regimosios šviesos energija atitinka leidžiamą elektroninį perėjimą, kai kurie bangos ilgiai sugeriami ir kompleksas atrodo spalvotas. Vienas metalų jonas neturi vienos nekintamos spalvos: svarbūs ligandai, geometrija ir oksidacijos laipsnis. Nesuporuoti elektronai sukelia paramagnetizmą; jų poravimąsi lemia ligandų lauko skilimo ir poravimo energijos konkurencija.
Izomerija ir chelatavimas
Vienodos formulės kompleksai gali skirtis jungčių seka arba erdvine sandara. Cis/trans ir optinė izomerija gali keisti fizines ar biologines savybes. Polidentatiniai chelatuojantys ligandai dažnai sudaro ypač stabilius kompleksus, nes vienas ligandas metalą sugriebia keliose donorinėse vietose.
Išspręsti pavyzdžiai
1. Kobalto oksidacijos laipsnis
Sprendimas
[CoCl₄]²⁻ keturi Cl⁻ duoda −4; kad visas kompleksas būtų −2, Co turi būti +2.
2. Koordinacinis skaičius su bidentatiniu ligandu
Sprendimas
Trys etilendiamino ligandai kiekvienas jungiasi per du N atomus, todėl [M(en)₃] koordinacinis skaičius yra 6, ne 3.
3. Išvada iš nesuporuotų elektronų
Sprendimas
Jei kompleksą traukia magnetinio lauko gradientas, jame yra bent vienas nesuporuotas elektronas ir jis yra paramagnetinis.