ไอออนเชิงซ้อนคืออะไร?

ไอออนเชิงซ้อน เป็นสารเคมีชนิดหนึ่งที่เกิดจากอะตอมของโลหะใจกลาง ซึ่งมักมีสถานะออกซิเดชันเป็นบวก ซึ่งเชื่อมโยงกันโดยกลุ่มของโมเลกุลที่เป็นกลางหรือไอออนลบ ผ่านพันธะโควาเลนต์เชิงกำเนิดหรือประสานกัน อะตอมกลางของโลหะเรียกว่าศูนย์โคออร์ดิเนชัน (ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกว่าโคออร์ดิเนชันคอมเพล็กซ์ชนิดหนึ่ง) ในขณะที่โมเลกุลหรือไอออนที่ให้อิเล็กตรอนคู่จากพันธะโคออร์ดิเนตเรียกว่าลิแกนด์

ขึ้นอยู่กับประจุไฟฟ้าของใจกลางโลหะและลิแกนด์ ไอออนเชิงซ้อนสามารถเป็นประจุบวก (ไอออนบวกเชิงซ้อน) หรือประจุลบ (ประจุลบเชิงซ้อน)

ไอออนเชิงซ้อนมีอยู่ทั่วไปมากกว่าที่เราจะจินตนาการได้และเป็นส่วนหนึ่งของเกลือเชิงซ้อน ในความเป็นจริง การมีอยู่ในเกลือเป็นสิ่งที่จำแนกได้อย่างแม่นยำว่าเป็นเกลือเชิงซ้อน

ลักษณะของไอออนเชิงซ้อน

ลักษณะเฉพาะบางประการของสารเคมีเหล่านี้คือ:

• อะตอมของโลหะกลางมักจะเป็นโลหะทรานซิชัน (บล็อก d) หรือโลหะทรานซิชันภายใน (บล็อก f ซึ่งประกอบด้วยแลนทาไนด์และแอกทิไนด์) ในบางกรณีอาจเป็นโลหะ p-block
• พวกมันสามารถอยู่ในสารละลายหรือเป็นเกลือเชิงซ้อนในสถานะของแข็ง
• เนื่องจากอะตอมกลางได้รับอิเล็กตรอน 1 คู่ในพันธะโคเวเลนต์เชิงอนุพันธ์จึงมีพฤติกรรมเหมือนกรดลิวอิส
• ลิแกนด์สามารถเป็นโมเลกุลที่เป็นกลางเช่น น้ำ (H ₂ O) หรือแอมโมเนีย (NH ₃ ) หรือสามารถเป็นแอนไอออนแบบโมโนหรือหลายอะตอม เช่น คลอไรด์ไอออน (Cl ^– ) หรือไซยาไนด์ไอออน (CN ^– )
• ลิแกนด์ต้องมีอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวเสมอกัน เช่นในกรณีของสารประกอบหลายชนิดที่ประกอบด้วยออกซิเจน ไนโตรเจน กำมะถัน และฟอสฟอรัส
• ลิแกนด์ซึ่งเป็นผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอนคือฐานของลูอิส
• ลิแกนด์เดียวกันสามารถให้อิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งคู่ผ่านอะตอมมากกว่าหนึ่งอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว ซึ่งใน กรณีนี้มักจะเรียกว่าสารคีเลต เช่นในกรณีของเอธิลีนไดอามีนเตตระอะซีเตตหรือ EDTA 4- ^{ไอออน}

ประเภทของไอออนเชิงซ้อน

ขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของใจกลางโลหะและลิแกนด์ที่ล้อมรอบ ไอออนเชิงซ้อนบางประเภทสามารถแยกแยะได้:

ไอออนบวกที่ซับซ้อน

เป็นไอออนเชิงซ้อนที่มีประจุบวก

แอนไอออนเชิงซ้อน

พวกมันเป็นไอออนเชิงซ้อนที่มีประจุลบ

ไอออนเชิงซ้อนเชิงซ้อนที่มีโมโนเดนเทตลิแกนด์

พวกมันเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดและหมายถึงพวกมันที่มีศูนย์กลางเป็นโลหะซึ่งล้อมรอบด้วยลิแกนด์ที่ให้อิเลคตรอนเพียงคู่ละคู่เท่านั้น ลิแกนด์ประเภทนี้เรียกว่าลิแกนด์โมโนเดนเทต

คีเลต: ไอออนเชิงซ้อนนิวเคลียร์เดี่ยวที่มีลิแกนด์โพลีเดนเทต

พวกเขาคือศูนย์โลหะเดียวเชื่อมโยงกับลิแกนด์เดียว แต่ผ่านพันธะหลายพิกัด ลิแกนด์ที่มีอะตอมของผู้ให้หลายตัวเรียกว่าลิแกนด์โพลีเดนเทตหรือสารคีเลต และสารเชิงซ้อนที่รวมตัวกันด้วยโลหะชนิดต่างๆ เรียกว่าคีเลต ถ้าสารเชิงซ้อนมีประจุไฟฟ้า ก็จะกลายเป็นไอออนเชิงซ้อนเช่นกัน

ไอออนเชิงซ้อนโพลีนิวเคลียร์

มีตัวอย่างของไอออนเชิงซ้อนที่ศูนย์กลางโลหะหลายแห่งเชื่อมต่อกัน ไม่ว่าจะผ่านพันธะโลหะ (เช่น ในกรณีของไอออน [Re 2 Cl 4 ] 2-) หรือผ่านลิแกนด์แบบบิเดนเทตที่ทำหน้าที่เป็น_{สะพานเชื่อม}ระหว่างไอออน^ทั้งสอง ศูนย์กลางโลหะ (เช่นในกรณีของไอออน [(NH ₃ ) ₅ ] Co – NH ₂ – Co(NH ₃ ) ₅ ] ⁵⁺ ) คอมเพล็กซ์ประเภทนี้เรียกว่าโพลีนิวเคลียร์คอมเพล็กซ์ เนื่องจากมีศูนย์ประสานงานมากกว่าหนึ่งแห่ง

ตัวอย่างของไอออนเชิงซ้อน

ตามที่กล่าวไว้ในตอนต้น ไอออนเชิงซ้อนสามารถเป็นได้ทั้งบวกและลบ ศูนย์กลางของโลหะสามารถเป็นบวกหรือเป็นกลาง และลิแกนด์ที่อยู่ติดกับมันสามารถเป็นได้ทั้งโมเลกุลที่เป็นกลางและไอออนลบ นอกจากนี้ อาจมีจุดโฟกัสตั้งแต่หนึ่งจุดขึ้นไป ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนที่เน้นคุณสมบัติเหล่านี้

ตัวอย่างที่ 1: ไอออนบวก [(NH3)5Ru(C ₄ H ₄ N ₂ )Ru(NH ₃ ) ₅ ] ⁵⁺

นี่คือตัวอย่างของไอออนบวกนิวเคลียร์เชิงซ้อนที่มีลิแกนด์เป็นกลางและศูนย์กลางโลหะที่เป็นบวก

ตัวอย่างที่ 2: แอนไอออน เฮกซายาโนเฟอร์เรต (II) หรือ [Fe(CN) ₆ ] ⁴⁺

นี่คือตัวอย่างของโมโนนิวเคลียร์คอมเพล็กซ์ไอออนที่มีอะตอมกลางเป็นบวก แต่มีประจุลบสุทธิ

ตัวอย่างที่ 3: [Co(SO ₄ )(NH ₃ ) ₅ ] ⁺

[Co(SO ₄ )(NH ₃ ) ₅ ] ⁺เป็นไอออนบวกนิวเคลียร์เชิงซ้อนที่มีโคบอลต์ (III) อยู่ตรงกลางล้อมรอบด้วยลิแกนด์อะมิโนที่เป็นกลาง 5 ตัวและลิแกนด์ซัลเฟตเชิงลบ

ตัวอย่างที่ 4: [Au ₆ C(PPh ₃ ) ₆ ] ²⁺

นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของไอออนเชิงซ้อนเชิงซ้อนโพลีนิวเคลียร์ที่มีประจุบวก ซึ่งแอนไอออนคาร์ไบด์เชื่อมใจกลางโลหะไอออนบวกทอง (I) ทั้งหมด 6 อัน

อ้างอิง

สารประกอบโคออร์ดิเนชัน – ลิแกนด์และคีเลต (2564). สืบค้นเมื่อ 29 พฤษภาคม 2021 จากhttps://www.britannica.com/science/coordination-compound/Ligands-and-chelates

คอตตอน, แฟรงค์ อัลเบิร์ต ; วิลคินสัน, จอฟฟรีย์, มูริลโล, คาร์ลอส เอ; บอคแมน, มันเฟรด. (2542). เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง แก้ไขครั้งที่ 6 ไวลีย์

ลอว์เรนซ์, เจฟฟรีย์ เอ. (2553). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเคมีของการประสานงาน ไวลีย์ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9780470687123