Mikä on monimutkainen ioni?

Monimutkainen ioni on kemiallinen laji, jonka muodostaa keskeinen metalliatomi, jolla on usein positiivinen hapetusaste ja joka on liitetty ryhmällä neutraaleja molekyylejä tai negatiivisia ioneja datiivisten tai koordinoitujen kovalenttisten sidosten kautta. Keskeistä metalliatomia kutsutaan koordinaatiokeskukseksi (siksi näiden sanotaan olevan eräänlainen koordinaatiokompleksi), kun taas molekyylejä tai ioneja, jotka luovuttavat elektroniparit koordinoiduista sidoksista, kutsutaan ligandeiksi.

Riippuen metallikeskuksen ja ligandien sähkövarauksesta, kompleksi-ionit voivat olla positiivisia (kompleksikationit) tai negatiivisia (kompleksianionit).

Monimutkaiset ionit ovat paljon yleisempiä kuin voimme kuvitella, ja ne ovat osa monimutkaisia ​​suoloja. Itse asiassa sen esiintyminen suolassa luokittelee sen monimutkaiseksi suolaksi.

Monimutkaisten ionien ominaisuudet

Jotkut näiden kemiallisten lajien ominaispiirteet ovat:

• Keskimetalliatomi on lähes aina siirtymämetalli (d-lohko) tai sisäinen siirtymämetalli (f-lohko, joka koostuu lantanideista ja aktinideista). Joissakin tapauksissa ne voivat olla p-lohkometalleja.
• Ne voivat esiintyä liuoksessa tai kompleksisuoloina kiinteässä tilassa.
• Koska keskusatomi vastaanottaa elektroniparin datiivisessa kovalenttisessa sidoksessa, se käyttäytyy kuin Lewis-happo.
• Ligandit voivat olla neutraaleja molekyylejä , kuten vesi (H ₂ O) tai ammoniakki (NH ₃ ) tai ne voivat olla yksi- tai moniatomisia anioneja, kuten kloridi-ioneja (Cl ^– ) tai syanidi-ioneja (CN ^– ).
• Ligandeissa on aina oltava atomeja, joissa on jakamattomia yksinäisiä elektronipareja, kuten monien happea, typpeä, rikkiä ja fosforia sisältävien yhdisteiden tapauksessa.
• Ligandit, jotka ovat elektroniparin luovuttajia, ovat Lewis-emäksiä.
• ^{Sama ligandi voi välittää useamman kuin yhden elektroniparin useamman kuin yhden atomin kautta yksinäisten elektroniparien kanssa, jolloin sitä kutsutaan yleensä kelatoivaksi aineeksi, kuten etyleenidiamiinitetra-asetaatin tai EDTA 4- ionin} tapauksessa .

Monimutkaisten ionien tyypit

Metallikeskuksen ja sitä ympäröivien ligandien erityisominaisuuksista riippuen voidaan erottaa joitain erilaisia ​​​​kompleksi-ioneja:

monimutkaiset kationit

Ne ovat monimutkaisia ​​ioneja, joilla on positiivinen varaus.

monimutkaisia ​​anioneja

Ne ovat monimutkaisia ​​ioneja, joilla on negatiivinen varaus.

Mononukleaariset kompleksi-ionit yksihampaisilla ligandeilla

Ne ovat yleisimpiä ja viittaavat niihin, jotka sisältävät vain metallisen keskuksen, jota ympäröivät ligandit, jotka muodostavat vain parin elektroneja. Tämän tyyppistä ligandia kutsutaan yksihampaiseksi ligandiksi.

Kelaatit: mononukleaariset kompleksi-ionit, joissa on monihampaisia ​​ligandeja

Ne ovat sellaisia, joissa yksi metallikeskus on kytketty yhteen ligandiin, mutta useiden koordinaattisidosten kautta. Ligandeja, joissa on useita luovuttajaatomeja, kutsutaan monihampaisiksi ligandeiksi tai kelatointiaineiksi, ja komplekseja, joita ne muodostavat eri metallien kanssa, kutsutaan kelaatteiksi. Jos kompleksilla on sähkövaraus, se on myös kompleksinen ioni.

moninukleaariset kompleksi-ionit

On esimerkkejä monimutkaisista ioneista, joissa useat metallikeskukset on kytketty toisiinsa joko metallisidoksen kautta (kuten [Re 2 Cl 4 ] 2- ionin tapauksessa) tai kaksihampaisen ligandin kautta, _joka toimii siltana ^näiden kahden välillä _{. metallikeskukset (kuten ionin [(NH 3} ) ₅ ] Co – NH ₂ – Co(NH ₃ ) ₅ ] ⁵⁺ tapauksessa ). Tämän tyyppisiä komplekseja kutsutaan polynukleaarisiksi komplekseiksi, koska niillä on useampi kuin yksi koordinaatiokeskus.

Esimerkkejä monimutkaisista ioneista

Kuten alussa mainittiin, kompleksi-ionit voivat olla sekä positiivisia että negatiivisia, metallikeskus voi olla positiivinen tai neutraali ja siihen kiinnittyneet ligandit voivat olla sekä neutraaleja molekyylejä että negatiivisia ioneja. Lisäksi ne voivat sisältää yhden tai useamman painopisteen. Tässä on joitain esimerkkejä näistä ominaisuuksista.

Esimerkki 1 _: Kationi [(NH3)5Ru( ^C4H4N2 _{) Ru} ( _NH3 ) ₅ ] 5+

Tämä on esimerkki monimutkaisesta polynukleaarisesta kationista, jossa on neutraaleja ligandeja ja positiivisia metallikeskuksia.

Esimerkki 2: Anioni heksasyanoferraatti (II) tai [Fe(CN) ₆ ] ⁴⁺

Tämä on esimerkki mononukleaarisesta kompleksi-ionista, jossa on positiivinen keskusatomi, mutta negatiivinen nettovaraus.

Esimerkki 3: [Co(SO4 ₎ ( _NH3 ) ₅ ] ⁺

[Co(SO ₄ )(NH ₃ ) ₅ ] ⁺ on monimutkainen mononukleaarinen kationi, jossa on koboltti(III)-keskus, jota ympäröi 5 neutraalia aminoligandia ja negatiivinen sulfaattiligandi.

Esimerkki 4: [ _Au6C ( _PPh3 ) ₆ ] ²⁺

Tämä on toinen esimerkki positiivisesti varautuneesta moninukleaarisesta kompleksi-ionista, jossa karbidianioni siltaa kaikki metallikeskukset, jotka koostuvat 6 kulta(I)-kationista.

Viitteet

Koordinaatioyhdiste – Ligandit ja kelaatit . (2021). Haettu 29. toukokuuta 2021 osoitteesta https://www.britannica.com/science/coordination-compound/Ligands-and-chelates

Cotton, Frank Albert; Wilkinson, Geoffrey, Murillo, Carlos A.; Bochman, Manfred. (1999). Edistynyt epäorgaaninen kemia. 6. painos Wiley

Lawrance, Geoffrey A. (2010). Johdatus koordinointikemiaan . wiley. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9780470687123