Definition der Koordinationsnummer

Die Koordinationszahl ist ein Begriff, der 1893 von Alfred Werner geschaffen wurde, um die Gesamtzahl der Nachbaratome gleicher oder unterschiedlicher Art in der Nähe des Zentralatoms in einem Molekül oder Ion anzugeben . So gesehen gibt sie an, wie viele Atome effektiv an ein Zentralatom in einer Verbindung gebunden sind.

Definition der Koordinationszahl in der organischen Chemie

Aufgrund des ursprünglichen Konzepts kann man in jeder Art von Verbindung, einschließlich organischer Verbindungen, von der Koordinationszahl verschiedener Atome sprechen. Zum Beispiel kann man in einem Molekül wie Methan, wie in jedem Alkan, ein Kohlenstoffatom sehen, das immer durch einfache kovalente Bindungen mit 4 anderen Atomen verbunden ist. In diesen Fällen soll die Koordinationszahl des Kohlenstoffs 4 sein.

Wenn wir andererseits zu Alkenen gehen, wird die Koordinationszahl auf 3 reduziert, und wenn wir weiter gehen und Alkine betrachten, bei denen Kohlenstoff eine Dreifachbindung mit einem anderen Kohlenstoff bildet, hat jeder dieser Kohlenstoffe eine Koordinationszahl von 2.

Neben dem Kohlenstoffatom können wir auch über die Koordinationszahl anderer Heteroatome sprechen, die üblicherweise in organischen Verbindungen vorkommen. Beispielsweise ist die Koordinationszahl von Stickstoff in Aminen und Amiden immer 3, während die Koordinationszahl von Sauerstoff normalerweise 2 ist.

Obwohl es möglich ist, in organischen Verbindungen von der Koordinationszahl zu sprechen, wie gerade gezeigt wurde, ist es unter organischen Chemikern nicht üblich, diesen Begriff zu verwenden, um die Anzahl der Gruppen zu bezeichnen, die direkt mit einem Zentralatom verbunden sind. Es ist jedoch ein viel häufiger verwendeter Begriff in anderen Bereichen der Chemie, wie wir weiter unten sehen werden.

Definition der Koordinationszahl in der anorganischen Chemie: Koordinationsverbindungen

Das Konzept der Koordinationszahl kann auf jedem Gebiet angewendet werden, das sich mit Molekülen oder anderen Arten von Assoziationen zwischen Atomen befasst, einschließlich organischer Verbindungen. Seine Verwendung ist jedoch viel häufiger im Bereich der anorganischen Chemie, insbesondere in Bezug auf eine spezielle Klasse von Verbindungen, die als Koordinationsverbindungen bezeichnet werden. In diesen Verbindungen bildet das Zentralatom, das gewöhnlich ein Übergangsmetall ist, koordinative kovalente Bindungen mit anderen Atomen oder Atomgruppen, die als Liganden bekannt sind, die die Donatoren des Elektronenpaares für jede Bindung sind.

Gerade weil die Liganden über koordinierte kovalente Bindungen an das Zentralatom gebunden sind, werden diese Verbindungen als Koordinationsverbindungen bezeichnet, und die Anzahl der von diesen Liganden ausgehenden Donoratome ist in diesem Zusammenhang der Begriff „Koordinationszahl“. .

Anders ausgedrückt stellt die Koordinationszahl die Gesamtzahl der Elektronenpaar-Donatoratome in Koordinationsverbindungen dar , unabhängig davon, von wie vielen Liganden diese Atome stammen.

Definition der Koordinationszahl in der Kristallographie

Schließlich haben wir die Verwendung dieses Begriffs auf dem Gebiet der Kristallographie. Die Kristallographie ist ein Zweig der Chemie, der für die Untersuchung und Bestimmung der Struktur von Materie im Festkörper zuständig ist . Durch Kristallographie erhält man eine klare Vorstellung von der Position jedes Atoms im Kristallgitter, das einen Festkörper bildet, wie im Fall der unten dargestellten Struktur von Natriumchlorid:

In diesen Fällen ist es manchmal schwierig zu definieren, welche Atome aneinander gebunden sind und welche Atome einfach nahe beieinander liegen. Aus diesem Grund können für dasselbe Atom unterschiedliche Koordinationszahlen angegeben werden, je nachdem, wie die Atome aneinander gebunden angenommen werden.

Beispiele für gemeinsame Koordinierungsnummern

Beispiele für Koordinierungsnummer 2

• Das komplexe Anion Dicyanosilber (I) [Ag(CN) ₂ ] ^– mit linearer Geometrie.
• Der Chlor(triphenylphosphin)goldkomplex Ph ₃ PAuCl, der ebenfalls eine lineare Geometrie hat

Beispiele für Koordinierungsnummer 3

• Das Carbonatanion (CO ₃ ^2– ) ist ein Beispiel für ein Anion, bei dem das Zentralatom ein dreifach koordinierter Kohlenstoff mit einer trigonalen planaren Struktur ist.
• Das komplexe Anion Triiodomercurat(-1) ([HgI ₃ ] ^– ) ist wie Carbonat an drei Iodidionen gebunden.

Beispiele für Koordinierungsnummer 4

• Das Tetrachlorcobalt-Anion ist ein klassisches Beispiel für eine Koordinationsverbindung mit einem vierfach koordinierten Zentrum.
• Methan (CH ₄ ) ist eine organische Verbindung, die einen zentralen Kohlenstoff mit vier benachbarten Wasserstoffatomen hat, die in einer tetraedrischen Geometrie angeordnet sind.
• Der Diaminodichlorplatinkomplex [Pt(NH ₃ ) ₂ Cl ₂ ].

Beispiele für Koordinierungsnummer 5

Das Tetracyanooxovanadium(IV)-Anion ([VO(CN) ₄ ] ²⁻ ) hat vier Cyanide als Liganden und ein Sauerstoffatom, daher ist seine Koordinationszahl 5 und es hat eine quadratische Pyramidengeometrie.

Beispiele für Koordinierungsnummer 6

Es ist eine der häufigsten Koordinationsnummern. Die meisten Verbindungen, in denen das Zentralatom diese Koordinationszahl aufweist, haben eine oktaedrische Geometrie. Einige Beispiele sind:

• Hexaaminocobalt(III)-Kation ([Co(NH ₃ ) ₆ ] ³⁺ )
• Tetraaquodichlorcobalt(III)-Kation ([Co(H ₂ O) ₄ Cl ₂ ] ⁻ )

Beispiele für Koordinierungsnummer 8

• Cäsiumchlorid (CsCl). Dies ist eine ionische Verbindung mit kubischer Struktur, bei der jedes Cäsiumatom von acht benachbarten Chloratomen umgeben ist.
• Calciumfluorid (CaF ₂ ). Dies ist ebenfalls eine ionische Verbindung mit einer kubischen Struktur mit Calciumatomen, die von acht Fluoratomen umgeben sind.

Beispiele für Koordinierungsnummer 12

Metalle mit einer kubisch flächenzentrierten (FCC) Kristallstruktur haben Atome, die von 12 benachbarten Atomen in einer kuboktaedrischen Geometrie koordiniert werden.

• Im Hexanitrat(IV)-Komplexanion ([Th(NO ₃ ) ₆ ] ^2– ) hat das Thoriumatom die Koordinationszahl 12, da jedes Nitratanion über zwei Sauerstoffatome an Thorium gebunden ist (es ist ein zweizähniger Ligand).

Verweise

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