Συντονιστικό Πολύεδρο

Οι συντεταγμένες ενώσεις έχουν ένα κεντρικό άτομο μετάλλου που περιβάλλεται από συνδέτες μέσω ενός δεσμού συντεταγμένων ή δοτικού δεσμού. Σε αυτή την περίπτωση, το κεντρικό μέταλλο λειτουργεί ως οξύ Lewis, δεχόμενο ηλεκτρόνια από συνδέτες που λειτουργούν ως βάσεις Lewis. Ο Alfred Werner ήταν ο πρώτος που προσέφερε την άποψή του για τις ενώσεις συντονισμού. Αυτές οι ενώσεις διατηρούν την ταυτότητά τους σε κρυσταλλικό πλέγμα και σε διάλυμα ή τηγμένη κατάσταση.

Το [Ni(NH3)6]2+ είναι ένα πολύ γνωστό παράδειγμα στο οποίο το νικέλιο δρα ως το κεντρικό άτομο μετάλλου και η αμμωνία χρησιμεύει ως πρόσδεμα.

Τι είναι το πολύεδρο συντονισμού;

Ο όρος «πολύεδρο συντονισμού» περιγράφει το γεωμετρικό σχέδιο ή τη χωρική διάταξη των προσδεμάτων που συνδέεται άμεσα με το κεντρικό άτομο ή ένα ιόν.

Τα πιο συχνά πολύεδρα συντονισμού είναι οι τετραεδρικές, οκταεδρικές και τετράγωνες επίπεδες γεωμετρίες.

Για παράδειγμα:

Η γεωμετρία του [Ni(CO)4] είναι τετραεδρική
Η γεωμετρία του [Ni(CN)4]2- είναι τετράγωνη επίπεδη
Η γεωμετρία του [Fe(CO)5] είναι τριγωνική διπυραμιδική
Η γεωμετρία του [Pt(Cl6)]2- είναι οκταεδρική

Σύμφωνα με τον Werner, το πρωτογενές και το δευτερεύον σθένος είναι δύο τύποι σθένους που βρίσκονται στις ενώσεις συντονισμού.

Κύριο σθένος:

Μια διακεκομμένη γραμμή αντιπροσωπεύει την κατάσταση οξείδωσης ή το φορτίο στο σύμπλοκο σε πρωτεύον σθένος, το οποίο είναι ιονιζόμενο.

Δευτερεύον σθένος:

Το δευτερεύον σθένος είναι μη ιονιζόμενο και υποδεικνύεται με μια συμπαγή γραμμή. Καθορίζει τη γεωμετρία ή τη μορφή του μορίου.

Το κύριο σθένος είναι μη κατευθυντικό, ενώ το δευτερεύον σθένος είναι κατευθυντικό.

1. [Ni(NH3)6]Cl2:

Οι συμπαγείς γραμμές (δευτερεύον σθένος) αντιπροσωπεύουν την αμμωνία, ενώ οι διακεκομμένες γραμμές αντιπροσωπεύουν το χλώριο (πρωτεύον σθένος). Οι οντότητες ή τα σύμπλοκα συντονισμού είναι τα είδη μέσα στην αγκύλη, ενώ τα αντίθετα ιόντα είναι τα είδη έξω από την αγκύλη.
Τα μεταβατικά στοιχεία 1ης, 2ης ή 3ης περιόδου χρησιμοποιούνται συνήθως ως το κεντρικό άτομο μετάλλου. Όλα τα μόρια με ένα μόνο ζεύγος ή αρνητικό φορτίο προς δωρεά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συνδέτες.

2. Μονοδοντικός συνδετήρας-

Μόνο μία θέση δότη υπάρχει σε ένα μονοοδοντωτό πρόσδεμα, ομάδες αμμωνίας (NH3), καρβονυλίου (CO) και φωσφίνης (PH3).

Bidentate ligand-

Υπάρχει μια θέση δύο δότη στον συνδέτη. Το οξαλικό (C2O4)2- είναι ένα καλό παράδειγμα.

Πολυοδοντωτός συνδετήρας-

Περισσότερα από δύο άτομα δότη υπάρχουν σε έναν πολυοδοντωτό συνδέτη. Το EDTA (τετραοξική αιθυλενοδιαμίνη) είναι ένα παράδειγμα ενός εξαδοντικού προσδέματος.

Οι συνδέτες είναι συνήθως δότες. Ωστόσο, ο δεσμός pi στο μοριακό τροχιακό ή το κενό d τροχιακό, επίσης γνωστό ως πρόσδεμα οξέος pi και μέταλλο βάσης pi, επιτρέπει στους συνδέτες να απορροφούν ηλεκτρόνια από μέταλλο.
Τα ομοληπτικά και τα ετεροληπτικά σύμπλοκα είναι δύο τύποι συμπλεγμάτων. Το μέταλλο που περιβάλλεται από τον ίδιο τύπο συνδετών θεωρείται ομοληπτικό, ενώ το μέταλλο που περιβάλλεται από δύο ή περισσότερους τύπους συνδετών θεωρείται ετερόληπτικό.

Τύποι πολυεδρικού συντονισμού με βάση το σχήμα

Τετραεδρικό
Τετράγωνο επίπεδο
Τριγωνικό διπυραμιδικό
Οκτάεδρος

Ο αριθμός συντονισμού, ο οποίος μπορεί να κυμαίνεται από 2 έως 16, αλλά συνήθως είναι 6, είναι ο συνολικός αριθμός των σημείων προσάρτησης στο κεντρικό στοιχείο. Με απλά λόγια, τα σχετικά μεγέθη του μεταλλικού ιόντος και των συνδετών και των ηλεκτρονικών παραγόντων όπως το φορτίο, που εξαρτάται από την ηλεκτρονική διαμόρφωση του μεταλλικού ιόντος, καθορίζουν τον αριθμό συντονισμού ενός συμπλέγματος.
Σύμφωνα με την αναλογία ακτίνας, όσο υψηλότερο είναι το φορτίο στο κεντρικό ιόν, τόσο μεγαλύτερη είναι η έλξη για αρνητικά φορτισμένους συνδέτες. Ωστόσο, όσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο, τόσο μικρότερο γίνεται το ιόν, περιορίζοντας τον αριθμό των ομάδων που μπορούν να συντονιστούν. Είναι ζωτικής σημασίας να θυμόμαστε ότι ενώ κάθε γεωμετρία έχει έναν μοναδικό αριθμό συντεταγμένων, κάθε σύμπλεγμα με αυτόν τον αριθμό θα έχει μια ποικιλία γεωμετριών για να διαλέξει (δηλαδή, δεν υπάρχει αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ του αριθμού συντεταγμένων και της γεωμετρίας).

Συντονισμός αριθ. 3

Τριγωνική επίπεδη γεωμετρία:Αυτή η γεωμετρία, γνωστή για τα κύρια είδη της ομάδας όπως το CO32-, περιέχει τα τέσσερα άτομα σε ένα επίπεδο με τις γωνίες του δεσμού συνδέτη στις 120 μοίρες.

Συντονισμός αριθ. 4

Υπάρχουν δύο πιθανές γεωμετρίες. Το τετράεδρο είναι πιο κοινό, αλλά το τετράγωνο επίπεδο συνδέεται σχεδόν αποκλειστικά με μεταλλικά ιόντα με ηλεκτρονική δομή d8.

Τετραεδρική Γεωμετρία:Τα μαθήματα οργανικής χημείας εξετάζουν τη χημεία των μορίων με κέντρο ένα τετραεδρικό άτομο C. Τα συμπλέγματα τετραεδρικού κοβαλτίου (II) υπάρχουν σε τεράστιους αριθμούς.
Τετράγωνη Επίπεδη Γεωμετρία:Πρόκειται για ένα αρκετά σπάνιο σχήμα που αναφέρεται μόνο αφού περιέχει πολλές πραγματικά σημαντικές ενώσεις.

Συντονισμός αριθ. 5

Η τετραγωνική πυραμιδική μορφή είναι κοινή στα άλατα οξοβαναδίου (Vanadyl, VO2+), όπως το VO(acac)2. Συγκεκριμένα, το βανάδιο (IV) είναι συντονιστικά ακόρεστο, με αποτέλεσμα την παραγωγή ενός οκταεδρικού συμπλόκου όταν προστίθεται πυριδίνη.
Το 1968, η δομή του [Cr(en)3][Ni(CN)5] 1,5 H2O περιγράφηκε ως ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα ενός συμπλέγματος που δείχνει και τους δύο τύπους γεωμετρίας στον ίδιο κρύσταλλο.

Συμπέρασμα

Οι ενώσεις συντονισμού είναι ενώσεις μοριακής προσθήκης που διατηρούν την ταυτότητά τους τόσο σε στερεά όσο και σε υγρή κατάσταση. Το κεντρικό άτομο ή ιόν μετάλλου σε αυτές τις ενώσεις συνδέεται με ιόντα ή μόρια με δεσμούς συντεταγμένων.

Για παράδειγμα, στην περίπτωση του σιδηροκυανιούχου καλίου, K4[Fe(CN)6].