Tabla de Contenidos
Kemiassa ligandi on atomi, molekyyli tai ioni, oli se sitten yksi- tai moniatominen, joka luovuttaa jakamattoman elektroniparin (löysä elektronipari) muodostaakseen datiivisen tai koordinoidun kovalenttisen sidoksen neutraalin atomin tai keskuskationin kanssa . Näin muodostunutta yhdistettä kutsutaan usein koordinaatiokompleksiksi.
Riippuen ligandin ja keskusatomin tai ionin sähkövarauksesta, koordinaattikompleksilla voi olla tai ei ole nettosähkövarausta. Jos se on neutraali, sitä pidetään yleensä koordinaatioyhdisteenä , ja jos se on ioninen, sitä kutsutaan kompleksi-ioniksi . Myös mitä tahansa suolaa, jonka muodostaa kompleksinen ioni sopivan vastaionin kanssa, kutsutaan ”kompleksisuolaksi” .
Ligandeilla voi olla hyvin erilaisia rakenteita ja koostumuksia. Jokaisella ligandilla on kuitenkin oltava vähintään yksi atomi, jolla on vapaa tai jakamaton valenssielektronipari käytettävissä koordinaattisidoksen muodostamista varten. Tätä atomia (tai näitä atomeja, koska joissakin ligandeissa on enemmän kuin yksi) kutsutaan luovuttajaatomiksi, koska se on se, joka osallistuu datiivisen kovalenttisen sidoksen elektroneihin.
Ligandit Lewisin emäksinä
Kuten niiden määritelmästä voidaan nähdä, ligandit ovat itse asiassa Lewis-emäksiä , koska ne ovat elektronirikkaita lajeja, joilla on yksinäisiä elektronipareja ja joilla on kyky luovuttaa yksinäisiä elektroneja Lewis-hapolle. Tästä syystä ligandin ja keskusatomin (melkein aina metallialkuaine) tai kationin väliset kemialliset reaktiot eivät ole muuta kuin happo-emäs-reaktioita.
Ligandin luokitus
Kuten monissa tapauksissa, on olemassa useita tapoja luokitella ligandit. Eniten käytetyt kriteerit ovat:
- Ne muodostavien atomien lukumäärä.
- Sähkövaraus.
- Elektroniparin luovuttavien atomien lukumäärä.
- Riippuen atomi- tai molekyyliradan tyypistä, jossa luovutetut elektronit löytyvät.
Luokittelu ne muodostavien atomien lukumäärän mukaan
monoatomiset ligandit
Kuten nimensä osoittaa, ne ovat niitä, jotka muodostuvat vain yhdestä atomista. Nämä ovat yleensä monoatomisia anioneja, kuten fluoridi- (F – ) tai kloridi (Cl – ) -ioni .
polyatomiset ligandit
Ne ovat ligandeja, jotka muodostuvat kahdesta tai useammasta atomista. Ne ovat ylivoimaisesti yleisimpiä ja sisältävät ligandeja, kuten vesimolekyylin (H 2 O), molekyylisen hapen (O 2 ), hydroksidi-ionin (OH – ) jne.
Luokitus sen sähkövarauksen mukaan
neutraalit ligandit
Ne ovat ligandeja, joilla ei ole nettosähkövarausta. Toisin sanoen ne ovat molekyylilajeja, joissa on ryhmiä atomeilla, kuten O, N, S, P tai jotkut halogeeneista.
Esimerkkejä neutraaleista ligandeista
| Vesi ( H2O ) | Ammoniakki ( NH3 ) | Eetterit (RO-R’) | Amiinit ( R3N ) |
| Fosfiini (PH 3 ) | Tioeetterit (RS-R’) | Hiilimonoksidi tai karbonyyli (CO) |
Anioniset tai negatiivisesti varautuneet ligandit
Monet ligandit ovat ryhmiä, joissa on ylimäärä elektroneja ja siksi niillä on negatiivinen nettovaraus. Nämä anionit ovat hyvin yleisiä ligandeja, ja niille on ominaista negatiivinen varaus yleensä erittäin elektronegatiivisessa atomissa, kuten O:ssa, N:ssä tai halogeenissa, joka puolestaan on luovuttajaatomi. Niissä voi olla yksi tai useampi negatiivinen varaus.
Esimerkkejä anionisista tai negatiivisesti varautuneista ligandeista
| Kloridi-ioni (Cl – ) | Fluoridi-ioni (F – ) | Bromidi-ioni (Br – ) | jodidi-ioni ( I- ) |
| Hydroksidi-ioni (OH – ) | Syanidi-ioni (CN – ) | Karbonaatti-ioni (CO 3 2- ) | Alkoksidit (RO – ) |
Luokittelu elektroniparien donoriatomien lukumäärän mukaan (haptisuus)
Jotkut ligandit voivat sitoutua metallikeskukseen vain yhden koordinaattisidoksen kautta, kun taas toiset kahden tai useamman kautta. Tämä aiheuttaa seuraavan tyyppisiä ligandeja:
yksihampaiset ligandit
Ne ovat ligandeja, joilla on vain luovuttajaatomi, joten ne voivat muodostaa vain koordinoidun kovalenttisen sidoksen metallikeskuksen kanssa.
Esimerkkejä yksihampaisista ligandeista
| Vesi ( H2O ) | Ammoniakki ( NH3 ) | Eetterit (RO-R’) | Kloridi-ioni (Cl-) |
| Fosfiini (PH 3 ) | Tioeetterit (RS-R’) | Amiinit ( R3N ) | Hydroksidi-ioni (OH-) |
Polydentaattiligandit tai kelatointiaineet
Monilla ligandeilla on useampi kuin yksi luovuttajaatomi, ja niiden rakenne mahdollistaa ligandin sitoutumisen metallikeskukseen useammalla kuin yhdellä koordinaattisidoksella. Lopullisessa rakenteessa ligandi ympäröi keskusatomia kuin suu, joka puree siihen, luovuttajaatomien ollessa hampaat (tästä nimi polydentate). Komplekseja, jotka muodostuvat monihampaisen ligandin yhdistymisestä metallisen keskuksen kanssa, kutsutaan kelaatteiksi, joten ligandia kutsutaan myös kelatoivaksi aineeksi (kelaatin muodostavaksi aineeksi).
Joillakin kelatointiaineilla on kaksi luovuttajaatomia, jolloin niitä kutsutaan kaksihampaisiksi ligandeiksi (etuliite bi- tarkoittaa 2).
Niitä, joissa on kolme donoriatomia, kutsutaan kolmihampaisiksi ligandeiksi, niitä, joissa on neljä nelihampaista atomia, ja niin edelleen.
Esimerkkejä monihampaisista ligandeista
| Etyleenidiamiini ( H2N – CH2 – CH2 – NH2 ) | etyleenidiamiinitetraetikkahappo (EDTA) | Hemiporfyriinirengas hemoglobiinissa | kruunueetterit |
Ambidentaattiset ligandit
Nämä ovat ligandeja, joissa on kaksi tai useampi luovuttajaatomi, mutta joiden rakenne ei salli molempien atomien kiinnittymistä samaan metallikeskukseen samanaikaisesti. Näissä tapauksissa voidaan muodostaa kaksi erilaista kompleksia samalla metallikeskuksella riippuen siitä, kumpi ligandin kahdesta ”puolesta” sitoutuu metalliin. Näissä tapauksissa samalle ligandille annetaan eri nimet riippuen siitä, mikä atomeista on todellinen luovuttaja.
Esimerkkejä Ambidentate-ligandeista
| Syanidi-ioni tai syaaniligandi, jossa C luovuttajana (–CN – ) | Isosyanidi-ioni tai isosyaaniligandi, jossa N luovuttajana (–NC – ) | Tiosyanaatti-ioni tai tiosyanaattiligandi, jossa S on luovuttaja (–SCN – ) |
| Isotiosyanaatti-ioni tai isotiosyaaniligandi, jossa N luovuttajana (–NCS – ) | Nitro, jossa N luovuttajana (–NO 2 – ) | Nitriitti, jossa O luovuttajana (–ONO – ) |
siltaavat ligandit
Lopuksi meillä on ligandeja, jotka voivat sitoutua samanaikaisesti useampaan kuin yhteen metallikeskukseen joko kahden erillisen luovuttajaatomin kautta tai saman luovuttajaatomin kautta, kun sillä on useampi kuin yksi jakamaton elektronipari. Tämä viimeinen tapaus on erityisen yleinen ligandeissa, joissa on O-, S- tai joitain halogeeniatomeja, tai amideissa, joissa on negatiivinen typpi, jossa on kaksi paria vapaita elektroneja.
Sitoutumalla samanaikaisesti kahteen metalliin nämä ligandit muodostavat sillan kahden keskuksen välille, ja sieltä niiden nimi tulee.
Esimerkkejä siltausligandeista
| Hydroksidi-ioni (OH – ) | Oksidi-ioni (O 2 2- ) | Amido – ioni ( NH22- ) |
| Syanidi-ioni (CN – ) | Hiilimonoksidi tai karbonyyli (CO) | Kloridi-ioni (Cl – ) |
Luokittelu mukana olevan atomi- tai molekyyliradan tyypin mukaan
Luovuttajaligandit σ (sigma)
Ne ovat ligandeja, joissa on vain yksi pari vapaita elektroneja ja jotka luovuttavat sen σ-kovalenttisen sidoksen kautta. Ne yleensä stabiloivat kationeja, joilla on alhainen hapetusaste . Esimerkkejä näistä ligandeista ovat ammoniakki ja amiinit.
Luovuttajaligandit π (pi)
Nämä ligandit sitoutuvat metallikeskukseen π-elektronipilven kautta. Näitä ovat olefiinit ja aromaattiset aineet.
σ ja π luovuttajaligandit
Ne ovat ligandeja, joissa on erittäin elektronegatiivisia alkuaineita ja korkea elektronitiheys, eli ne ovat kovia Lewis-emäksiä. Sitoutumalla metallikeskukseen ne pystyvät stabiloimaan korkeita hapetustiloja, joissa metallilla on kaikki tai suurin osa sen d-orbitaalista tyhjiä, jolloin ligandi voi luovuttaa elektronitiheyttä sekä π- että σ-sidosten kautta. Tyypillisiä esimerkkejä ovat halogeenit.
Viitteet
Alonso, D. (sf). Ligandien ja kompleksien tyypit . Scribd. https://es.scribd.com/document/231066058/Types-of-Ligands-and-Complexes
Chang, R. (2021). Kemia (11. painos ). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.
Cotton, AF ja Wilkinson, G. (2006). Advanced epäorgaaninen kemia / Advanced Inorganic Chemistry (Tra ed.). Limussi.
Sidottava silta . (nd). Hmong.es. https://hmong.es/wiki/Bridging_ligand
Ligandit – EcuRed . (nd). EcuRed. https://www.ecured.cu/Ligandos
Zaragoza, JR (2013). Epäorgaanisen kemian käytäntöjen opas II. Madridin Complutense-yliopisto. http://147.96.70.122/Manual_de_Practicas_II/home.html?iv_6_complejos_compuestos_de_c.htm
