Координациона хемија
Координациони комплекс садржи централни метални атом или јон и лиганде који донирају електронске парове металу. Формула у угластим заградама сакрива много структуре: треба раздвојити метал, наелектрисања лиганда, координациони број и формално оксидационо стање метала.
Метал, лиганди и координациони број
Лиганд се везује преко једног или више донорских атома. NH₃ и H₂O су чести неутрални лиганди, а Cl⁻ и CN⁻ анионски. Бидентатни етилендиамин (en) користи два донорска атома.
Координациони број броји донорске атоме директно везане за метал, не само број молекула лиганда. Зато [M(en)₃] има три лиганда, али координациони број 6.
Оксидационо стање се добија из биланса наелектрисања
Саберите наелектрисања лиганда и непознато оксидационо стање метала тако да збир буде укупно наелектрисање комплекса. У [Fe(CN)₆]⁴⁻ шест CN⁻ даје −6, па Fe мора бити +2.
Оксидационо стање је формално књиговодство електрона и није исто што и измерено парцијално наелектрисање. Ипак је веома корисно за конфигурацију, редокс и номенклатуру.
Лигандно поље утиче на боју и магнетизам
Лиганди раздвајају енергије d-орбитала металног јона. Апсорпција видљивог фотона између ових нивоа може оставити комплементарну боју у пренетом или одбијеном светлу. Раздвајање зависи од метала, оксидационог стања, геометрије и лиганда.
Број неспарених d-електрона утиче на магнетизам. Јаче лигандно поље у неким d-конфигурацијама фаворизује упаривање, док слабије поље оставља више неспарених електрона.
Изомерија и хелатни ефекат показују значај геометрије
Иста формула може имати различит просторни распоред. Cis/trans изомерија настаје када лиганди могу бити суседни или на супротним странама. Оптички изомери могу бити огледалске слике које се не поклапају.
Полидентатни лиганди граде прстенове везујући исти метал на више места. Хелатни ефекат често повећава стабилност у односу на комплекс са одговарајућим монодентатним лигандима, делом због ентропије и вишеструког везивања.
Решени примери
1. [Co(NH₃)₆]³⁺
Одредите координациони број и оксидационо стање Co.
Решење
Шест NH₃ лиганда се везује преко по једног N, па је број 6. NH₃ је неутралан, зато је Co +3.
2. [Fe(CN)₆]⁴⁻
Одредите оксидационо стање Fe.
Решење
x + 6(−1) = −4, па је x = +2.
3. [M(en)₃]ⁿ⁺
Зашто је координациони број 6, а не 3?
Решење
Сваки en је бидентатан и даје два донорска атома. Три лиганда дају 3×2 = 6 веза.
Када је оксидационо стање познато, број d-електрона металног центра често се може добити из конфигурације неутралног атома уз правилан редослед уклањања електрона. То повезује формални биланс наелектрисања са магнетизмом. Високоспинско или нискоспинско стање ипак се не сме доделити само по имену лиганда: потребни су геометрија, d-конфигурација и однос цепања лигандног поља и енергије упаривања.