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화학에서 리간드는 중성 원자 또는 중심 양이온과 배위 또는 배위 공유 결합을 형성하기 위해 비공유 전자쌍(느슨한 전자쌍)을 제공하는 원자, 분자 또는 이온입니다 . 이렇게 형성된 화합물은 종종 배위 착물(coordination complex)로 불린다.
리간드와 중심 원자 또는 이온의 전하에 따라 배위 복합체는 순 전하를 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있습니다. 중성이면 보통 배위화합물 로 간주 하고 이온성이면 착이온(complex ion) 이라고 한다 . 또한 착이온과 적절한 반대이온에 의해 형성된 모든 염을 “복합염” 이라고 합니다 .
리간드는 매우 다양한 구조와 구성을 가질 수 있습니다. 그러나 모든 리간드는 배위 결합 형성에 사용할 수 있는 자유 또는 비공유 원자가 전자 쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 가지고 있어야 합니다. 이 원자(또는 일부 리간드에는 둘 이상이 있기 때문에 이러한 원자)는 배격 공유 결합의 전자에 기여하는 원자이기 때문에 공여체 원자라고 합니다.
루이스 염기로서의 리간드
그들의 정의에서 알 수 있듯이 리간드는 실제로 루이스 염기입니다 . 왜냐하면 리간드는 고독한 전자쌍을 소유하고 고독한 전자를 루이스 산에 제공할 수 있는 능력을 가진 전자가 풍부한 종이기 때문입니다. 이러한 이유로 리간드와 중심 원자(거의 항상 금속 원소) 또는 양이온 사이의 화학 반응은 산-염기 반응에 지나지 않습니다.
리간드 분류
많은 경우와 마찬가지로 리간드를 분류하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 가장 많이 사용되는 기준은 다음과 같습니다.
- 그것들을 구성하는 원자의 수.
- 전하.
- 전자쌍 기증자 원자의 수.
- 공여 전자가 발견되는 원자 또는 분자 궤도의 유형에 따라 다릅니다.
그것을 구성하는 원자의 수에 따른 분류
단원자 리간드
이름에서 알 수 있듯이 단 하나의 원자로 구성된 것입니다. 이들은 일반적으로 불소(F – ) 또는 염화물(Cl – ) 이온 과 같은 단원자 음이온입니다 .
다원자 리간드
그들은 둘 이상의 원자에 의해 형성되는 리간드입니다. 이들은 가장 일반적이며 물 분자(H 2 O), 분자 산소(O 2 ), 수산화물 이온(OH – ) 등과 같은 리간드를 포함합니다.
전하량에 따른 분류
중성 리간드
이들은 순전하가 없는 리간드입니다. 즉, 그들은 O, N, S, P 또는 일부 할로겐과 같은 원자를 가진 그룹을 가진 분자 종입니다.
중성 리간드의 예
| 물 ( H2O ) | 암모니아( NH3 ) | 에테르(RO-R’) | 아민( R3N ) |
| 포스핀( PH3 ) | 티오에테르(RS-R’) | 일산화탄소 또는 카르보닐(CO) |
음이온 또는 음전하 리간드
많은 리간드는 과량의 전자를 가진 그룹이므로 순 음전하를 가집니다. 이러한 음이온은 매우 일반적인 리간드이며 일반적으로 O, N 또는 할로겐과 같은 전기음성도가 매우 높은 원자에 일반적으로 음전하를 갖는 것이 특징입니다. 그들은 하나 이상의 음전하를 가질 수 있습니다.
음이온 또는 음으로 하전된 리간드의 예
| 염화이온(Cl – ) | 불소이온(F – ) | 브롬화물 이온(Br – ) | 요오드화물 이온(I – ) |
| 수산화물 이온(OH – ) | 시안화물 이온(CN – ) | 탄산염 이온 (CO 3 2- ) | 알콕사이드(RO – ) |
전자쌍의 주개 원자 수에 따른 분류(햅틱도)
하나의 배위 결합을 통해서만 금속 중심에 결합할 수 있는 일부 리간드와 2개 이상을 통해서만 결합할 수 있는 리간드도 있습니다. 이로 인해 다음과 같은 유형의 리간드가 생성됩니다.
한자리 리간드
이들은 공여체 원자만 있는 리간드이므로 금속 중심과만 배위 공유 결합을 형성할 수 있습니다.
한자리 리간드의 예
| 물 ( H2O ) | 암모니아( NH3 ) | 에테르(RO-R’) | 염화이온(Cl-) |
| 포스핀( PH3 ) | 티오에테르(RS-R’) | 아민( R3N ) | 수산화물 이온(OH-) |
다자리 리간드 또는 킬레이트제
많은 리간드에는 하나 이상의 공여체 원자가 있으며 그 구조는 리간드가 하나 이상의 배위 결합으로 금속 중심에 결합할 수 있도록 합니다. 최종 구조에서 리간드는 중심 원자를 입으로 물어뜯는 것처럼 중심 원자를 둘러싸고 있으며 기증자 원자는 치아처럼 작용합니다(따라서 이름이 여러자리임). 여러 자리 리간드와 금속 중심의 결합에 의해 형성되는 착물을 킬레이트라고 하며, 따라서 리간드는 킬레이트제(킬레이트를 형성하는 것)라고도 합니다.
일부 킬레이트제는 두 개의 기증자 원자를 가지며, 이 경우 두 자리 리간드라고 합니다(접두사 bi-는 2를 의미함).
3개의 기증자 원자를 가진 것은 세 자리 리간드, 네 개의 네 자리를 가진 것 등으로 불립니다.
다자리 리간드의 예
| 에틸렌디아민( H2N – CH2 – CH2 – NH2 ) | 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) | 헤모글로빈의 헴 포르피린 고리 | 크라운 에테르 |
양위 리간드
이들은 2개 이상의 공여체 원자를 갖지만 그 구조상 두 원자가 동일한 금속 중심에 동시에 부착되는 것을 허용하지 않는 리간드입니다. 이 경우 리간드의 두 “측면” 중 어느 것이 금속에 결합하는지에 따라 동일한 금속 중심으로 두 개의 다른 착물이 형성될 수 있습니다. 이 경우 동일한 리간드에 어떤 원자가 진정한 공여체인지에 따라 다른 이름이 부여됩니다.
Ambidentate 리간드의 예
| 시안화물 이온 또는 C가 공여체인 시아노 리간드(–CN – ) | 이소시아나이드 이온 또는 N을 도너로 하는 이소시안 리간드(–NC – ) | S가 도너인 티오시안산염 이온 또는 티오시안산염 리간드(–SCN – ) |
| N을 공여체(–NCS – ) 로 하는 이소티오시안산염 이온 또는 이소티오시안 리간드 | 기증자로서 N이 포함된 Nitro(–NO 2 – ) | 기증자로서 O를 가진 아질산염(–ONO – ) |
가교 리간드
마지막으로, 우리는 두 개의 분리된 기증자 원자를 통해 또는 하나 이상의 비공유 전자쌍을 가질 때 동일한 기증자 원자를 통해 둘 이상의 금속 중심에 동시에 결합할 수 있는 리간드를 가지고 있습니다. 이 마지막 경우는 특히 O, S 또는 일부 할로겐 원자를 갖는 리간드 또는 2쌍의 자유 전자가 있는 음의 질소를 갖는 아미드의 경우에 일반적입니다.
두 금속에 동시에 결합함으로써 이 리간드는 두 중심 사이에 다리를 형성하고 이것이 이름의 유래입니다.
가교 리간드의 예
| 수산화물 이온(OH – ) | 산화물 이온(O 2 2- ) | 아미도 이온 (NH 2 2- ) |
| 시안화물 이온(CN – ) | 일산화탄소 또는 카르보닐(CO) | 염화이온(Cl – ) |
관련된 원자 또는 분자 궤도의 유형에 따른 분류
도너 리간드 σ(시그마)
그들은 한 쌍의 자유 전자만 가지고 σ 공유 결합을 통해 전자를 제공하는 리간드입니다. 일반적으로 산화 상태 가 낮은 양이온을 안정화합니다 . 이러한 리간드의 예는 암모니아 및 아민입니다.
도너 리간드 π(파이)
이 리간드는 π 전자 구름을 통해 금속 중심에 결합합니다. 여기에는 올레핀과 방향족 화합물이 포함됩니다.
σ 및 π 공여자 리간드
그들은 매우 전기음성적인 요소와 높은 전자 밀도를 가진 리간드입니다. 즉, 이들은 단단한 루이스 염기입니다. 금속 중심에 결합함으로써 금속이 d 오비탈의 전부 또는 대부분이 비어 있는 높은 산화 상태를 안정화할 수 있으며, 이는 리간드가 π 및 σ 결합 모두를 통해 전자 밀도를 제공할 수 있도록 합니다. 전형적인 예는 할로겐입니다.
참조
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