Συντονιστικός Φορέας

Μια οντότητα συντονισμού είναι μια διάταξη που αποτελείται από ένα μεταλλικό ιόν που λειτουργεί ως κέντρο, στο οποίο συνδέονται ομοιοπολικά ουδέτεροι ή ανιονικοί συνδέτες. Μια οντότητα συντονισμού περικλείεται μέσα σε αγκύλες. Μπορεί να είναι φορτισμένο ή ουδέτερο, ανάλογα με το συγκρότημα. Το μέταλλο μέσα στην οντότητα συντονισμού έχει έναν σταθερό αριθμό συντονισμού (τον οποίο ο Werner ανέφερε ως το δευτερεύον σθένος του μετάλλου). Θέλει να ικανοποιήσει τον αριθμό συντονισμού του και το κάνει συνδυάζοντάς το με συνδέτες. Η οντότητα συντονισμού είναι η ουσία ενός συμπλέγματος συντονισμού.

Σημαντικοί όροι που σχετίζονται με την οντότητα συντονισμού

Centralion 

Κάθε οντότητα συντονισμού έχει ένα κεντρικό ιόν μετάλλου, το οποίο καταλαμβάνει μια κεντρική θέση και δεσμεύει τα άλλα άτομα ή ομάδες ατόμων (συνδέτες) με τον εαυτό του.

Για παράδειγμα, στο K4[Fe(CN)6]4- το κεντρικό ιόν είναι Fe2+. Η κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου μπορεί να υπολογιστεί λαμβάνοντας υπόψη το φορτίο των προσδεμάτων και αυτό της σφαίρας συντονισμού. Σε αυτή την περίπτωση, φόρτιση στη σφαίρα =-4. Φορτίο 1 ιόντος κυανιδίου =-1, άρα έξι ιόντων κυανιδίου =-6. Τώρα, η φόρτιση του σιδήρου πρέπει να είναι +2 για τη συνολική σφαίρα συντονισμού να έχει φορτίο -4.

Ligands

Είναι οι βάσεις Lewis που συνδέονται με τον συνδέτη και δίνουν την πυκνότητα ηλεκτρονίων τους στα κενά τροχιακά τους. Το άτομο στον συνδέτη που είναι άμεσα συνδεδεμένο με το κεντρικό άτομο είναι γνωστό ως άτομο δότη. Για παράδειγμα, στο K4[Fe(CN)6]4- ο συνδέτης είναι ιόν CN–, αλλά το άτομο δότη είναι άνθρακας. Στο [Co(NH3)6]Cl3 ο συνδέτης είναι το μόριο NH3 και το άτομο δότη είναι το άζωτο.

Οι συνδέτες μπορεί να είναι ανιονικοί ή ουδέτεροι. Συνήθη παραδείγματα ανιονικών προσδεμάτων είναι – φθόριο, χλωρίδιο, κυανίδιο, θειοκυανίδιο, οξικό, οξαλικό, οξείδιο, ιωδίδιο, βρωμίδιο, θειικό, ανθρακικό κ.λπ. Παραδείγματα ουδέτερων προσδεμάτων είναι το καρβονύλιο, το νιτροζύλιο, η αμμωνία, το νερό κ.λπ.

Οι συνδέτες μπορούν επίσης να ταξινομηθούν με βάση την οδοντοστοιχία τους, η οποία ορίζεται ως ο αριθμός των ατόμων δότη που υπάρχουν στο πρόσδεμα. Με βάση την οδοντοστοιχία τους, υπάρχουν τα ακόλουθα είδη προσδεμάτων:

• Unidentate Ligand:Εάν ένας συνδετήρας έχει μόνο μία θέση/ομάδα δότη, ονομάζεται unidentate. Είναι επίσης γνωστά ως «μονόδοντα» επειδή επιτίθενται (ή δαγκώνουν) το μέταλλο μόνο σε ένα μέρος. Παραδείγματα είναι τα Cl-, NH3, κ.λπ. Δίνουν ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων στο μέταλλο.
• Πολυοδοντωτός συνδετήρας:Εάν ένας συνδέτης έχει περισσότερες από μία θέσεις/ομάδες δότη, ονομάζεται πολυοδοντωτός. Μπορεί περαιτέρω να χωριστεί στους ακόλουθους τύπους με βάση τον αριθμό των τοποθεσιών δωρητών:
• Bidentate Ligand:Έχουν δύο θέσεις δότη και μπορούν να συμμετέχουν και οι δύο στον σχηματισμό δεσμού ταυτόχρονα. Η αιθυλενοδιαμίνη είναι ένα παράδειγμα διδακτικού υλικού στο οποίο υπάρχουν δύο άτομα αζώτου που μπορούν να δωρίσουν ηλεκτρόνια ταυτόχρονα στο μεταλλικό κέντρο.
• Τριαδικά και τετραοδοντικά προσδέματα:Έχουν τρεις και τέσσερις θέσεις δότες αντίστοιχα. Η διαιθυλενοτριαμίνη είναι ένας τριαδικός συνδέτης που έχει τρία άζωτα που μπορούν να δωρίσουν ηλεκτρόνια. Η τριαιθυλενοτετραμμίνη είναι ένας τετραοδοντικός συνδέτης που έχει τέσσερα άζωτα.
• Δεξαδικό:Υπάρχουν έξι τοποθεσίες δωρητών. Παράδειγμα:EDTA
• Polydentate Ligand:Όταν ένας συνδετήρας μπορεί να εμφανίσει πολλαπλές οδοντότητες, ονομάζεται polydentate. Το EDTA (αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό) είναι ένα παράδειγμα που μπορεί να δώσει διαφορετικό αριθμό ζευγών ηλεκτρονίων, που κυμαίνονται από ένα έως έξι. Μπορεί να συνδεθεί με το μεταλλικό κέντρο μέσω δύο αζώτων ή μέσω τεσσάρων οξυγόνων οξικής ομάδας.
  Η πραγματική πυκνότητα εξαρτάται από εξωτερικούς παράγοντες όπως το pH.

• Ambidentate:Ένας συνδέτης που έχει περισσότερες από μία θέσεις δότη, αλλά μόνο μία από αυτές μπορεί να εμπλέκεται στη σύνδεση ταυτόχρονα. Για παράδειγμα:το SCN– είναι αμφίβολο επειδή μπορεί να προσφέρει τόσο από κέντρα θείου όσο και από κέντρα αζώτου. Το NO2– είναι αμφίβολο καθώς μπορεί να προσφέρει τόσο από κέντρα οξυγόνου όσο και από κέντρα αζώτου.

Γεωμετρία του σύνθετου

Η γεωμετρία της ένωσης συντονισμού αποφασίζεται μόνο από τη γεωμετρία της οντότητας συντονισμού της. Οι πιο κοινές γεωμετρίες είναι η τετραεδρική, η τετράγωνη επίπεδη και η οκταεδρική. Η γεωμετρία τους εξηγείται από τη θεωρία του δεσμού σθένους.

Ας πάρουμε το παράδειγμα του [Fe(CN)6]4- 

Το Fe2+ έχει ηλεκτρονική διαμόρφωση d6, που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια σε ένα d-τροχιακό είναι ζευγαρωμένα και στα υπόλοιπα είναι ασύζευκτα. Ωστόσο, το κυάνιο είναι ένας συνδέτης ισχυρού πεδίου, επομένως συνδυάζει όλα τα ηλεκτρόνια στα d-τροχιακά του σιδήρου.

Ως αποτέλεσμα, δύο d-τροχιακά γίνονται κενά. Ο καθαρός υβριδισμός της ένωσης γίνεται d2sp3 που σημαίνει ότι έχει οκταεδρική γεωμετρία.

Ας πάρουμε το παράδειγμα του [ZnCl4]2-  

Το Zn2+ έχει ηλεκτρονική διαμόρφωση d10, που σημαίνει ότι δεν υπάρχει κενό d-τροχιακό. Η ένωση υπάρχει στον υβριδισμό του sp3, σχηματίζοντας μια τετραεδρική ένωση.

Οι ενώσεις με αριθμό συντονισμού 4 σχηματίζουν τετραεδρικές ή τετράγωνες επίπεδες ενώσεις. Το Tetrahedral σχηματίζεται σε περίπτωση υβριδισμού sp3, ο οποίος παρατηρείται παρουσία προσδεμάτων ασθενούς πεδίου όπως ιωδιούχο, χλωρίδιο, βρωμίδιο κ.λπ.

Το τετράγωνο επίπεδο σχηματίζεται σε περίπτωση υβριδισμού dsp2, ο οποίος παρατηρείται παρουσία ισχυρών προσδεμάτων πεδίου που προκαλούν το ζευγάρωμα ασύζευκτων ηλεκτρονίων στα d-τροχιακά. Παραδείγματα είναι το κυάνιο, το καρβονύλιο κ.λπ.

Συμπέρασμα

Ας ελπίσουμε ότι είστε σαφείς με τις έννοιες της εισαγωγής στις οντότητες συντονισμού. Η μελέτη του είναι σημαντική καθώς το χρώμα των ενώσεων συντονισμού αποφασίζεται μόνο από την οντότητα συντονισμού. Οι οπτικές και μαγνητικές ιδιότητες αποφασίζονται επίσης από την οντότητα συντονισμού. Ας προχωρήσουμε στις συχνές ερωτήσεις της οντότητας συντονισμού.