Συγκρότημα Συντονισμού

Ένα σύμπλεγμα συντονισμού περιλαμβάνει ένα άτομο ή ιόν πυρήνα που ονομάζεται κέντρο συντονισμού, το οποίο είναι συνήθως μεταλλικό, και μια περιβάλλουσα συστοιχία συνδεδεμένων μορίων ή ιόντων που ονομάζονται συνδέτες ή παράγοντες συμπλοκοποίησης. Πολλές ενώσεις που περιέχουν μέταλλα, ιδιαίτερα εκείνες που περιέχουν μέταλλα μεταπτώσεως (στοιχεία στο μπλοκ d του Περιοδικού Πίνακα, όπως το τιτάνιο), είναι σύμπλοκα συντονισμού. Ένας δοτικός δεσμός, επίσης γνωστός ως δεσμός συντεταγμένων, αναπτύσσεται όταν συνδυάζονται μια βάση Lewis και ένα οξύ Lewis. Ο συντονισμός είναι η λέξη που περιγράφει τη δωρεά μιας βάσης Lewis σε ένα οξύ Lewis χωρίς καμία άλλη τροποποίηση του δεσμού.

Ταξινόμηση

Σχεδόν όλες οι μεταλλικές ενώσεις είναι σύμπλοκα μετάλλων, κοινώς γνωστά ως ενώσεις συντονισμού. Όλα τα μέταλλα των αλκαλίων και των αλκαλικών γαιών, τα μέταλλα μετάπτωσης, οι λανθανίδες, οι ακτινίδες και τα μεταλλοειδή μελετώνται στη «χημεία συντονισμού», η οποία είναι η μελέτη της «ανόργανης χημείας». Ως αποτέλεσμα, το μεγαλύτερο μέρος της χημείας του περιοδικού πίνακα υπάγεται στη χημεία συντονισμού. Τα μέταλλα και τα μεταλλικά ιόντα βρίσκονται μόνο σε συμπυκνωμένες φάσεις, που περιβάλλονται από συνδέτες.

Ονοματολογία συμπλεγμάτων συντονισμού

Οι συνδέτες είναι βάσεις Lewis και σύμφωνα με τη θεωρία της βάσης Lewis, μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρόνια στο κεντρικό άτομο μετάλλου. Από την άλλη πλευρά, τα μέταλλα είναι οξέα Lewis επειδή λαμβάνουν ηλεκτρόνια. Συμπλέγματα συντονισμού μακιγιάζ ενός συνδέτη και ενός κατιόντος μετάλλου πυρήνα. Είναι δυνατό ένα θετικό, αρνητικό ή ουδέτερο συνολικό φορτίο. Οι ενώσεις συντονισμού, για παράδειγμα, είναι πολύπλοκες ή περιλαμβάνουν πολύπλοκα ιόντα.

Ένα ανιόν ή ένα ουδέτερο μόριο που παρέχει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων στο σύμπλοκο που αναφέρεται ως συνδετήρας (NH3, H2O, Cl–). Το εάν ένας συνδετήρας είναι μονοοδοντικός ή πολυοδοντικός καθορίζεται από το πόσοι συνδετήρες μπορούν να συνδεθούν σε ένα μέταλλο.

Ακολουθούν ορισμένες σκέψεις που πρέπει να έχετε υπόψη κατά την ονομασία συμπλεγμάτων συντονισμού:

Οι σύνδεσμοι αναφέρονται πρώτα αλφαβητικά.

Το όνομα του μετάλλου είναι το επόμενο στοιχείο στη λίστα.

Η κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου υποδεικνύεται με ρωμαϊκό αριθμό.

Ανιονικοί συνδετήρες (Κανόνας 1)

Ουδέτεροι προσδέκτες (Κανόνας 2)

Πολλαπλότητα προσδεμάτων (Κανόνας 3)

Τα μέταλλα (Κανόνας 4)

Τύπες για συμπλέγματα συντονισμού

Οι τύποι για συμπλέγματα συντονισμού μπορούν να γραφτούν με διάφορους τρόπους.

Αν και η χημεία ακολουθεί γενικά τους κανόνες της ονοματολογίας για την ονοματολογία συμπλεγμάτων και ενώσεων, οι αρχές για την κατασκευή τύπων για ανόργανα σύμπλοκα αμφισβητούνται. Έχουν χρησιμοποιηθεί διαφορετικές συμβάσεις για τον προσδιορισμό της σειράς των ονομάτων συνδέτη στον τύπο τους (φορτισμένος έναντι ουδέτερου, αριθμός κάθε συνδέτη, κ.λπ.). Το 2005, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) συνέστησε να δίνονται όλα τα ονόματα των προσδεμάτων στα σκευάσματα αλφαβητικά (όπως στη σύμβαση ονομασίας), ανεξάρτητα από το φορτίο ή την ποσότητα κάθε τύπου συνδέτη.

Σημασία πολύπλοκου συντονισμού

Οι ενώσεις συντονισμού χρησιμοποιούνται συνήθως ως καταλύτες, ουσίες που αλλάζουν τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων. Για παράδειγμα, στη σύνθεση πολυαιθυλενίου και πολυπροπυλενίου, οι σύνθετοι μεταλλικοί καταλύτες παίζουν σημαντικό ρόλο.

Απορρόφηση και αποθήκευση μεταβατικών μετάλλων

Για να αυξηθεί η συγκέντρωση στη δίαιτα, υπάρχουν τρία πιθανά διατροφικά επίπεδα για οποιοδήποτε απαραίτητο στοιχείο:ανεπαρκές, βέλτιστο και δηλητηριώδες. Ένας οργανισμός πρέπει να μπορεί να εξάγει και να συμπυκνώνει ένα απαραίτητο συστατικό από το περιβάλλον εάν η συγκέντρωσή του στο φαγητό είναι πολύ χαμηλή. Ένας οργανισμός πρέπει να μπορεί να περιορίσει την πρόσληψη ενός ουσιαστικού στοιχείου εάν η συγκέντρωση στο φαγητό είναι πολύ υψηλή για να αποφευχθούν επιβλαβείς επιπτώσεις. Επιπλέον, οι οργανισμοί πρέπει να είναι σε θέση να απενεργοποιούν γρήγορα τη διαδικασία απορρόφησης εάν τα διατροφικά επίπεδα αυξηθούν απότομα και αποθηκεύουν ζωτικά θρεπτικά συστατικά για μελλοντική χρήση.

Υπάρχουν τρία βήματα που εμπλέκονται στην πρόσληψη μετάλλων μετάβασης.

Πρώτο βήμα: το μέταλλο συλλαμβάνεται από το περιβάλλον και μετατρέπεται σε μια μορφή που μπορεί να απορροφηθεί από ένα κύτταρο.

Δεύτερο βήμα: το μέταλλο μεταφέρεται μέσω της κυτταρικής μεμβράνης στο κύτταρο.

Τρίτο βήμα: το στοιχείο μεταφέρεται στο σημείο χρήσης του μέσα σε ένα κύτταρο ή σε άλλα κύτταρα εντός του οργανισμού.

Μεταλλοπρωτεΐνες και μεταλλοένζυμα 

Οι μεταλλοπρωτεΐνες και τα μεταλλοένζυμα είναι μεταλλικές πρωτεΐνες και ένζυμα, αντίστοιχα.

Μια μεταλλοπρωτεΐνη είναι μια πρωτεΐνη που περιέχει ένα ή περισσότερα μεταλλικά ιόντα ισχυρά συνδεδεμένα με πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων. Αυτοί είναι μερικοί από τους πιο τυπικούς συνδέτες που σχηματίζονται από αμινοξέα. Ένα μεταλλοένζυμο είναι μια μεταλλοπρωτεΐνη που καταλύει μια χημική αντίδραση. Ως αποτέλεσμα, όλα τα μεταλλοένζυμα είναι μεταλλοπρωτεΐνες, αλλά όχι το αντίστροφο. Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις, σχεδόν όλα τα ένζυμα που εμπλέκονται στην κατασκευή, τον διπλασιασμό και την επιδιόρθωση του DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) και του RNA απαιτούν τουλάχιστον ένα ιόν μετάλλου για δράση (ριβονουκλεϊκό οξύ).

Μπλε πρωτεΐνες χαλκού 

Τη δεκαετία του 1950, οι μπλε πρωτεΐνες χαλκού ελήφθησαν από βακτήρια και στις αρχές της δεκαετίας του 1960, απομονώθηκαν από φυτικούς ιστούς. Μια ζώνη υψηλής απορρόφησης σε μήκος κύματος περίπου 600 nm είναι υπεύθυνη για το λαμπερό μπλε χρώμα αυτών των πρωτεϊνών. Αν και απλά σύμπλοκα Cu2+ όπως το [Cu(H2O)6]2+ και το [Cu(NH3)4]2+ έχουν ζώνη απορρόφησης 600 nm, η ισχύς της ζώνης απορρόφησης είναι περίπου 100 φορές μικρότερη από εκείνη μιας μπλε πρωτεΐνης χαλκού. Επιπλέον, το ζεύγος Cu2+/Cu+ σε μια μπλε πρωτεΐνη χαλκού έχει δυναμικό μείωσης +0,3 έως +0,5 V, το οποίο είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό του υδατικού ζεύγους Cu2+/Cu+ (+0,15 V).

Συμπέρασμα

Τα σύμπλοκα συντονισμού είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος της ανόργανης χημείας. Κατανοώντας τις δομές των συμπλεγμάτων, μπορούμε να σχεδιάσουμε νέες αντιδράσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολλές εφαρμογές.