Definizione del numero di coordinamento

Il numero di coordinazione è un concetto ideato da Alfred Werner nel 1893 per indicare il numero totale di atomi vicini, della stessa o diversa natura, vicini all’atomo centrale in una molecola o ione . Da questo punto di vista, indica quanti atomi sono effettivamente legati ad un atomo centrale in un composto.

Definizione di numero di coordinazione in chimica organica

In virtù del concetto originario, si può parlare di numero di coordinazione di atomi diversi in qualsiasi tipo di composto, inclusi i composti organici. Ad esempio, in una molecola come il metano, come in qualsiasi alcano, si può vedere un atomo di carbonio che è sempre legato ad altri 4 atomi tramite semplici legami covalenti. In questi casi si dice che il numero di coordinazione del carbonio è 4.

D’altra parte, quando andiamo agli alcheni, il numero di coordinazione si riduce a 3 e se andiamo oltre e guardiamo gli alchini, in cui il carbonio forma un triplo legame con un altro carbonio, ciascuno di questi carboni ha il numero di coordinazione di 2.

Oltre all’atomo di carbonio, possiamo anche parlare del numero di coordinazione di altri eteroatomi che si trovano comunemente nei composti organici. Ad esempio, il numero di coordinazione dell’azoto nelle ammine e nelle ammidi è sempre 3, mentre il numero di coordinazione dell’ossigeno è solitamente 2.

Sebbene sia possibile parlare di numero di coordinazione nei composti organici, come appena dimostrato, non è comune per i chimici organici utilizzare questo termine per riferirsi al numero di gruppi direttamente legati ad un atomo centrale. Tuttavia, è un termine molto più diffuso in altri rami della chimica, come vedremo in seguito.

Definizione di numero di coordinazione in chimica inorganica: composti di coordinazione

Il concetto di numero di coordinazione può essere applicato in qualsiasi campo che si occupi di molecole o altri tipi di associazioni tra atomi, compresi i composti organici. Tuttavia, il suo uso è molto più comune nell’area della chimica inorganica, in particolare in relazione a una classe speciale di composti chiamati composti di coordinazione. In questi composti, l’atomo centrale, che di solito è un metallo di transizione, forma legami covalenti coordinati con altri atomi o gruppi di atomi noti come ligandi, che sono i donatori della coppia di elettroni per ciascun legame.

Proprio per il fatto che i ligandi sono legati all’atomo centrale per mezzo di legami covalenti coordinati, questi composti sono chiamati composti di coordinazione, e il numero di atomi donatori provenienti da questi ligandi è quello che in questo contesto si intende con il termine “numero di coordinazione” .

Detto in altro modo, il numero di coordinazione rappresenta il numero totale di atomi donatori di coppie di elettroni nei composti di coordinazione , indipendentemente dal numero di ligandi da cui provengono questi atomi.

Definizione di numero di coordinazione in cristallografia

Infine abbiamo l’uso di questo termine nel campo della cristallografia. La cristallografia è una branca della chimica che si occupa di studiare e determinare la struttura della materia allo stato solido . Attraverso la cristallografia si ottiene un’idea chiara della posizione di ciascun atomo nel reticolo cristallino che forma un solido, come nel caso della struttura del cloruro di sodio che viene presentata di seguito:

In questi casi, a volte è difficile definire quali atomi sono legati tra loro e quali atomi sono semplicemente vicini tra loro. Per questo motivo, possono essere assegnati diversi numeri di coordinazione per lo stesso atomo, a seconda di come si presume che gli atomi siano legati l’uno all’altro.

Esempi di numeri di coordinazione comuni

Esempi di coordinamento numero 2

• L’anione complesso dicianoargento (I) [Ag(CN) ₂ ] ^– , che ha geometria lineare.
• Il complesso cloro(trifenilfosfina)oro Ph ₃ PAuCl che ha anch’esso una geometria lineare

Esempi di coordinamento numero 3

• L’anione carbonato (CO ₃ ^2- ) è un esempio di anione in cui l’atomo centrale è un carbonio tricoordinato con una struttura planare trigonale.
• L’anione complesso triiodomercurato(-1) ([HgI ₃ ] ^– ), come il carbonato, è legato a tre ioni ioduro.

Esempi di coordinamento numero 4

• L’anione tetraclorocobalto è un classico esempio di composto di coordinazione con un centro tetracoordinato.
• Il metano (CH ₄ ) è un composto organico che ha un carbonio centrale con quattro atomi di idrogeno vicini disposti secondo una geometria tetraedrica.
• Il complesso diamminodicloroplatino [Pt(NH ₃ ) ₂ Cl ₂ ].

Esempi di coordinamento numero 5

L’anione tetracianoossovanadio (IV) ([VO(CN) ₄ ] ²⁻ ) ha quattro cianuri come ligandi e un ossigeno, quindi il suo numero di coordinazione è 5 e ha una geometria piramidale a base quadrata.

Esempi di coordinamento numero 6

È uno dei numeri di coordinazione più comuni. La maggior parte dei composti in cui l’atomo centrale mostra questo numero di coordinazione hanno una geometria ottaedrica. Alcuni esempi sono:

• Esaamminocobalto(III) catione ([Co(NH ₃ ) ₆ ] ³⁺ )
• Tetraaquodiclorocobalto (III) catione ([Co(H ₂ O) ₄ Cl ₂ ] ⁻ )

Esempi di coordinamento numero 8

• Cloruro di cesio (CsCl). Questo è un composto ionico con una struttura cubica in cui ogni atomo di cesio è circondato da otto atomi di cloro vicini.
• Fluoruro di calcio (CaF ₂ ). Anche questo è un composto ionico a struttura cubica con atomi di calcio circondati da otto atomi di fluoro.

Esempi di coordinazione numero 12

I metalli con una struttura cristallina cubica a facce centrate (FCC) hanno atomi coordinati da 12 atomi vicini in una geometria cubottaedrica.

• Nell’anione complesso esanitrato (IV) ([Th(NO ₃ ) ₆ ] ^2- ) l’atomo di torio ha numero di coordinazione 12 poiché ogni anione nitrato è legato al torio mediante due ossigeni (è un ligando bidentato).

Riferimenti

Chang, R. e Goldsby, KA (2012). Chimica, 11a edizione (11a ed.). New York City, New York: McGraw-Hill Education.

Cotone, FA, Bochmann, M., Wilkinson, G., Murillo, CA, Bochmann, M., & Grimes, RN (1999). Chimica inorganica avanzata . Hoboken, New Jersey, Stati Uniti: Wiley.

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