Координационная химия

Что такое комплекс

Лиганд — молекула или ион с донорный атом, способным связываться с металлический центр. В [Cu(H₂O)₆]²⁺ донорными являются шесть атомов O молекул воды.

Обозначение координатной связи подчёркивает происхождение электронная пара, но после образования связи электронная структура относится ко всему комплексу.

Координационный номер и идентичность

Координационный номер — число донорные атомы, непосредственно связанных с металлом. В [Co(NH₃)₆]³⁺ шесть монодентатные лиганды дают координационный номер 6.

Бидентатный лиганд этилендиамин связывается двумя донорные атомы; поэтому [Ni(ru)₃]²⁺ также имеет координационный номер 6.

Геометрия

Координационный номер 6 часто соответствует октаэдрическая геометрия. Координационный номер 4 может давать четырехгранный или плоская квадратная структура.

Геометрия определяет d-орбитальное расщепление и влияет на магнитное состояние и реакционные пути.

Расщепление d-орбиталей

В октаэдрическое лигандное поле пять d орбитали разделяются на более низкий набор t₂g и более высокий e_g; разность энергий обозначают Δ_o.

Сравнение Δ_o и энергия спаривания позволяет понять высокоспиновый и низкоспиновые конфигурации для подходящих количество d-электронов.

Цвет

Многие комплексы переходных металлов поглощают видимый свет, потому что энергии доступных электронных переходов попадают в видимый диапазон.

Наблюдаемый цвет — результат того, какие длины волн поглощены слабее. Правила выбора, симметрия и ковалентность определяют детали спектра.

Магнетизм

Непарный d электроны дают парамагнетизм. Один и тот же ион металла в разных лигандные поля может иметь разное число неспаренных электронов.

Магнитная восприимчивость поэтому служит экспериментальным тестом спиновое состояние и электронной структуры.

Хелаты и применения

Мультидентатные лиганды образуют хелатные кольца; хелатный эффект часто повышает термодинамическая стабильность комплексов. EDTA — классический пример.

Координационная химия лежит в основе гемоглобина, хлорофилла, витамин B₁₂ и многих гомогенные катализаторы.

Степень окисления и кинетика

До обсуждения цвета или магнетизм нужно определить формальная степень окисления металла и количество d-электронов. Это не то же самое, что общий заряд комплекса.

Замена лиганда может быть термодинамически выгодной, но кинетически медленной. Стабильность и инертность — разные свойства.

Разобранный пример