Tabla de Contenidos
Liczba koordynacyjna to koncepcja stworzona przez Alfreda Wernera w 1893 r. w celu wskazania całkowitej liczby sąsiednich atomów, tego samego lub innego rodzaju, blisko centralnego atomu w cząsteczce lub jonie . Z tego punktu widzenia wskazuje, ile atomów jest skutecznie związanych z atomem centralnym w związku.
Definicja liczby koordynacyjnej w chemii organicznej
Zgodnie z pierwotną koncepcją można mówić o liczbie koordynacyjnej różnych atomów w dowolnym typie związku, w tym w związkach organicznych. Na przykład w cząsteczce takiej jak metan, jak w każdym alkanie, można zobaczyć atom węgla, który jest zawsze połączony z 4 innymi atomami poprzez proste wiązania kowalencyjne. W takich przypadkach mówi się, że liczba koordynacyjna węgla wynosi 4.
Z drugiej strony, kiedy przechodzimy do alkenów, liczba koordynacyjna jest zredukowana do 3, a jeśli pójdziemy dalej i spojrzymy na alkiny, w których węgiel tworzy potrójne wiązanie z innym węglem, każdy z tych atomów węgla ma koordynację liczbową równą 2.
Oprócz atomu węgla możemy mówić również o liczbie koordynacyjnej innych heteroatomów powszechnie występujących w związkach organicznych. Na przykład liczba koordynacyjna azotu w aminach i amidach wynosi zawsze 3, podczas gdy liczba koordynacyjna tlenu wynosi zwykle 2.
Chociaż można mówić o liczbie koordynacyjnej w związkach organicznych, jak właśnie wykazano, chemicy organicy nieczęsto używają tego terminu w odniesieniu do liczby grup bezpośrednio związanych z centralnym atomem. Jest to jednak znacznie szerzej stosowany termin w innych gałęziach chemii, jak zobaczymy poniżej.
Definicja liczby koordynacyjnej w chemii nieorganicznej: związki koordynacyjne
Pojęcie liczby koordynacyjnej można zastosować w każdej dziedzinie, która zajmuje się cząsteczkami lub innymi typami związków między atomami, w tym związkami organicznymi. Jednak jego zastosowanie jest znacznie bardziej powszechne w obszarze chemii nieorganicznej, a konkretnie w odniesieniu do specjalnej klasy związków zwanych związkami koordynacyjnymi. W tych związkach atom centralny, którym jest zwykle metal przejściowy, tworzy skoordynowane wiązania kowalencyjne z innymi atomami lub grupami atomów zwanymi ligandami, które są donorami pary elektronów dla każdego wiązania.
Właśnie ze względu na fakt, że ligandy są przyłączone do atomu centralnego za pomocą skoordynowanych wiązań kowalencyjnych, związki te nazywane są związkami koordynacyjnymi, a liczba atomów donorowych pochodzących od tych ligandów jest tym, co w tym kontekście określa się terminem „liczba koordynacyjna” .
Innymi słowy, liczba koordynacyjna reprezentuje całkowitą liczbę atomów donorów par elektronów w związkach koordynacyjnych , bez względu na to, z ilu ligandów pochodzą te atomy.
Definicja liczby koordynacyjnej w krystalografii
Wreszcie mamy użycie tego terminu w dziedzinie krystalografii. Krystalografia jest działem chemii zajmującym się badaniem i określaniem struktury materii w stanie stałym . Dzięki krystalografii uzyskuje się jasne wyobrażenie o położeniu każdego atomu w sieci krystalicznej tworzącej ciało stałe, tak jak w przypadku struktury chlorku sodu, którą przedstawiono poniżej:
W takich przypadkach czasami trudno jest określić, które atomy są ze sobą związane, a które są po prostu blisko siebie. Z tego powodu temu samemu atomowi można podać różne liczby koordynacyjne, w zależności od tego, jak zakłada się, że atomy są ze sobą związane.
Typowe przykłady liczb koordynacyjnych
Przykłady liczby koordynacyjnej 2
- Złożony anion dicyjanosrebra (I) [Ag(CN) 2 ] – , który ma geometrię liniową.
- Kompleks chloro(trifenylofosfino)złota Ph 3 PAuCl, który również ma geometrię liniową
Przykłady liczby koordynacyjnej 3
- Anion węglanowy (CO 3 2- ) jest przykładem anionu, w którym atomem centralnym jest trójkoordynacyjny węgiel o płaskiej strukturze trygonalnej.
- Złożony anion trójjodortęciowy (-1) ([HgI 3 ] – ), podobnie jak węglan, jest związany z trzema jonami jodkowymi.
Przykłady liczby koordynacyjnej 4
- Anion tetrachlorokobaltu jest klasycznym przykładem związku koordynacyjnego z centrum tetrakoordynacyjnym.
- Metan (CH 4 ) jest związkiem organicznym, który ma centralny węgiel z czterema sąsiednimi atomami wodoru ułożonymi w geometrię czworościenną.
- Kompleks diaminodichloroplatyny [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ].
Przykłady liczby koordynacyjnej 5
Anion tetracyjanooksowanadu (IV) ([VO(CN) 4 ] 2- ) ma cztery cyjanki jako ligandy i jeden tlen, więc jego liczba koordynacyjna wynosi 5 i ma geometrię piramidalną opartą na kwadracie.
Przykłady liczby koordynacyjnej 6
Jest to jedna z najczęstszych liczb koordynacyjnych. Większość związków, w których centralny atom wykazuje tę liczbę koordynacyjną, ma geometrię oktaedryczną. Niektóre przykłady to:
- Kation heksaaminokobaltu(III) ([Co(NH 3 ) 6 ] 3+ )
- Kation tetraaquodichlorocobalt (III) ([Co(H 2 O) 4 Cl 2 ] − )
Przykłady liczby koordynacyjnej 8
- Chlorek cezu (CsCl). Jest to związek jonowy o sześciennej strukturze, w której każdy atom cezu jest otoczony ośmioma sąsiednimi atomami chloru.
- Fluorek wapnia (CaF 2 ). Jest to również związek jonowy o sześciennej strukturze z atomami wapnia otoczonymi ośmioma atomami fluoru.
Przykłady liczby koordynacyjnej 12
Metale o sześciennej strukturze krystalicznej centrowanej na twarzy (FCC) mają atomy koordynowane przez 12 sąsiednich atomów w geometrii sześcienno-oktaedrycznej.
- W anionie kompleksu heksaazotanowego (IV) ([Th(NO 3 ) 6 ] 2- ) atom toru ma liczbę koordynacyjną 12, ponieważ każdy anion azotanowy jest połączony z torem za pomocą dwóch atomów tlenu (jest to ligand dwukleszczowy).
Bibliografia
Chang, R. i Goldsby, KA (2012). Chemia, wydanie 11 (wyd. 11). Nowy Jork, Nowy Jork: McGraw-Hill Education.
Cotton, FA, Bochmann, M., Wilkinson, G., Murillo, CA, Bochmann, M. i Grimes, RN (1999). Zaawansowana chemia nieorganiczna . Hoboken, NJ, Stany Zjednoczone: Wiley.
O’Keefe M. (1979). Proponowana ścisła definicja liczby koordynacyjnej. Ustawa o krysztale . (1979). A 35 , 772-775 Źródło: https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a17087
Carter, Floryda (1978). Kwantyfikacja pojęcia liczby koordynacyjnej. Ustawa o krysztale . B34 , 2962-2966 . Pobrane z http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a16444
