Σφαίρα Συντονισμού

Οι συντεταγμένες ενώσεις έχουν ένα κεντρικό άτομο μετάλλου που περιβάλλεται από συνδέτες μέσω ενός δεσμού συντεταγμένων ή δοτικού δεσμού. Το κύριο 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 στο κρυσταλλικό πλέγμα, σε διάλυμα ή σε λιωμένη 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. Πολλές ενώσεις που περιέχουν μέταλλα, ιδιαίτερα εκείνες που περιέχουν μέταλλα μεταπτώσεως (στοιχεία στο μπλοκ d του Περιοδικού Πίνακα, όπως το τιτάνιο), είναι σύμπλοκα συντονισμού.

Τι είναι η σφαίρα συντονισμού;

Τα κεντρικά μεταλλικά ιόντα και οι συνδέτες, που περικλείονται σε μια τετράγωνη αγκύλη, είναι γνωστά ως σφαίρες συντονισμού. Η σφαίρα συντονισμού αντιπροσωπεύει την ενιαία συνταγματική μονάδα.

Τα είδη ιονισμού τοποθετούνται έξω από τις αγκύλες. Η σφαίρα συντονισμού είναι το μεταλλικό ιόν και ο συνδετήρας συντονισμού του, ο οποίος εμφανίζεται στο περιβάλλον μεταλλικών ιόντων αλλά όχι κάποιο ασυντόνιστο αντίθετο ιόν.

Η σφαίρα συντονισμού είναι γνωστή ως η συλλογή των συστατικών μιας ένωσης συντονισμού που έχουν το κεντρικό άτομο, το οποίο περιβάλλεται από συνδέτες. Στη συνέχεια, αυτό το κεντρικό άτομο δίνεται μαζί με το καθαρό ηλεκτρικό φορτίο που υπάρχει στην ένωση.

Alfred Werner, ένας Ελβετός χημικός που εργάζεται στις ενώσεις που περιέχουν μέταλλα και μόρια χλωριούχου κοβαλτίου (III) και αμμωνίας
Το έργο του Alfred Werner είναι μια ευεργετική συμβολή στη χημεία συντονισμού.
Όταν ο Werner πρόσθεσε υδροχλωρικό οξύ στην αμμωνία, ο Werner παρατήρησε ότι η αμμωνία δεν μπορούσε να αφαιρεθεί πλήρως. Στη συνέχεια πρότεινε τη δήλωση ότι η αμμωνία πρέπει να συνδέεται με το κεντρικό ιόν κοβαλτίου πιο σφιχτά.

Τύποι σφαιρών συντονισμού

Υπάρχουν δύο τύποι σφαιρών συντονισμού:

Πρώτη σφαίρα συντονισμού
Δεύτερη σφαίρα συντονισμού

Πρώτη σφαίρα συντονισμού:

Η πρώτη σφαίρα συντονισμού αναφέρεται σε εκείνη την ομάδα μορίων στα οποία οι συνδέτες συνδέονται απευθείας με το κεντρικό άτομο μετάλλου σε μια σύνθετη ένωση.

Δεύτερη σφαίρα συντονισμού:

Η δεύτερη σφαίρα συντονισμού αποτελείται από μόρια και ιόντα που συνδέονται με την πρώτη σφαίρα συντονισμού με διάφορους τρόπους.

Όταν τα μεταλλικά ιόντα είναι μακριά από τη δεύτερη σφαίρα συντονισμού, τα μόρια του διαλύτη συμπεριφέρονται σαν χύμα διαλύτες. Τα μεταλλικά ιόντα έχουν δύο ομόκεντρες σφαίρες, την πρώτη και τη δεύτερη.

Όταν συγκρίνουμε τη δεύτερη σφαίρα συντονισμού με την πρώτη σφαίρα συντονισμού, βλέπουμε ότι η πρώτη σφαίρα συντονισμού έχει πιο άμεση επίδραση στην αντιδραστικότητα και τις χημικές ιδιότητες του μεταλλικού συμπλέγματος σε σύγκριση με τη δεύτερη σφαίρα συντονισμού.
Όταν η πρώτη σφαίρα συντονισμού και η δεύτερη σφαίρα συντονισμού αλληλεπιδρούν, συνήθως περιλαμβάνουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους.
Η δεύτερη σφαίρα συντονισμού παίζει ζωτικό ρόλο στον ενζυματικό μετασχηματισμό που βασίζεται σε μέταλλα.

Παράδειγμα σφαιρών συντονισμού

Η ένωση συντονισμού K4[Fe(CN)6] περιέχει το σύμπλοκο ιόν [Fe(CN)6]4-αναφέρεται ως η σφαίρα συντονισμού.
[Cu(NH3)4]SO4 είναι το σύμπλεγμα συντονισμού, ενώ το [Cu(NH3)4]2+ είναι γνωστό ως σφαίρα συντονισμού.
[Co(NH3)4Cl2]Cl είναι το σύμπλεγμα συντονισμού και το [Co(NH3)4Cl2)]+ είναι γνωστό ως σφαίρα συντονισμού.
[Ni(NH3)6Cl2]Cl2 είναι το σύμπλεγμα συντονισμού και το [Ni(NH3)6Cl2]2+ είναι η σφαίρα συντονισμού.
[Ag(NH3)4]SO4 είναι ένα σύμπλεγμα συντονισμού, [Ag(NH3)4]+ είναι μια σφαίρα συντονισμού.

Το κύριο αξίωμα της θεωρίας του Werner

Κάθε άτομο μετάλλου που υπάρχει στη γη μας τείνει να ικανοποιεί τόσο το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον σθένος του. Τα πρωτογενή σθένη ικανοποιούνται από αρνητικά ιόντα, ενώ τα δευτερεύοντα σθένη ικανοποιούνται από συνδέτες. Οι συνδέτες μπορεί να είναι αρνητικά ιόντα, θετικά ιόντα ή μερικές φορές ουδέτερα μόρια.

Κύριο Σθένος

Μια διακεκομμένη γραμμή αντιπροσωπεύει την κατάσταση οξείδωσης του συμπλέγματος στο 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.

Κεντρικό άτομο

Το άτομο ή τα ιόντα που συνδέονται με έναν σταθερό αριθμό ουδέτερων μορίων ή ιόντων στην οντότητα συντονισμού είναι το κεντρικό άτομο ή το κεντρικό ιόν.

Ligands

Οι συνδέτες είναι τα ουδέτερα μόρια ή ιόντα που συνδέονται με το κεντρικό άτομο ή ιόν στην οντότητα συντονισμού.

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
Το μέταλλο που περιβάλλεται από δύο ή περισσότερους τύπους υποκαταστατών θεωρείται ετερόληπτικό.

Μονοδοντικός συνδετήρας

Υπάρχει μόνο μία θέση δότη σε ένα μονοοδοντωτό πρόσδεμα — Αμμωνία (NH3), Καρβονύλιο (CO), Φωσφίνη (PH3) και ούτω καθεξής.

Διδωματικός συνδετήρας

Υπάρχουν δύο θέσεις δότη στον συνδέτη. Το οξαλικό (C2O4)2- είναι ένα καλό παράδειγμα.

Πολυοδοντωτός συνδετήρας

Υπάρχουν περισσότερα από δύο άτομα δότη σε έναν πολυοδοντωτό συνδέτη. Το EDTA (τετραοξική αιθυλενοδιαμίνη) είναι ένα παράδειγμα εξαδοντικού συνδέτη.

Συμπέρασμα

Το σύμπλοκο ιόν της ένωσης συντονισμού περιέχει το κεντρικό άτομο/ιόν μετάλλου και τους συνδέτες που συνδέονται με αυτό. Περικλείουν οντότητες συντονισμού που είναι συλλογικά γνωστές ως σφαίρες συντονισμού και συνήθως περικλείονται σε αγκύλες.

Τα άλλα ιονίσιμα ιόντα, γραμμένα έξω από τις αγκύλες, ονομάζονται αντίθετα ιόντα. Για παράδειγμα, η ένωση συντονισμού K4[Fe(CN)6]4 αναφέρεται ως η σφαίρα συντονισμού.