Định nghĩa số phối hợp

Số phối trí là một khái niệm do Alfred Werner đưa ra năm 1893 để chỉ tổng số các nguyên tử lân cận, dù cùng bản chất hay khác bản chất, ở gần nguyên tử trung tâm trong một phân tử hay ion . Từ quan điểm này, nó cho biết có bao nhiêu nguyên tử liên kết hiệu quả với nguyên tử trung tâm trong hợp chất.

Định nghĩa số phối trí trong hóa học hữu cơ

Theo khái niệm ban đầu, người ta có thể nói về số phối trí của các nguyên tử khác nhau trong bất kỳ loại hợp chất nào, kể cả các hợp chất hữu cơ. Ví dụ, trong một phân tử như metan, cũng như trong bất kỳ ankan nào, bạn có thể thấy một nguyên tử carbon luôn liên kết với 4 nguyên tử khác thông qua liên kết cộng hóa trị đơn giản. Trong những trường hợp này, số phối trí của carbon được cho là 4.

Mặt khác, khi chúng ta chuyển sang anken, số phối trí giảm xuống còn 3 và nếu chúng ta đi xa hơn và xem xét các ankin, trong đó carbon tạo thành liên kết ba với một carbon khác, thì mỗi cacbon này có số phối trí là 2.

Ngoài nguyên tử carbon, chúng ta cũng có thể nói về số phối trí của các dị nguyên tử khác thường thấy trong các hợp chất hữu cơ. Ví dụ, số phối trí của nitơ trong các amin và amit luôn là 3, trong khi số phối trí của oxy thường là 2.

Mặc dù có thể nói về số phối trí trong các hợp chất hữu cơ, như vừa được chứng minh, nhưng các nhà hóa học hữu cơ thường không sử dụng thuật ngữ này để chỉ số nhóm liên kết trực tiếp với một nguyên tử trung tâm. Tuy nhiên, nó là một thuật ngữ được sử dụng rộng rãi hơn nhiều trong các ngành hóa học khác, như chúng ta sẽ thấy bên dưới.

Định nghĩa số phối trí trong hóa học vô cơ: hợp chất phối trí

Khái niệm số phối trí có thể được áp dụng trong bất kỳ lĩnh vực nào liên quan đến phân tử hoặc các loại liên kết khác giữa các nguyên tử, bao gồm cả các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, việc sử dụng nó phổ biến hơn nhiều trong lĩnh vực hóa học vô cơ, đặc biệt liên quan đến một loại hợp chất đặc biệt gọi là hợp chất phối hợp. Trong các hợp chất này, nguyên tử trung tâm, thường là kim loại chuyển tiếp, hình thành liên kết cộng hóa trị phối trí với các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác được gọi là phối tử, là nguyên tử cho cặp electron cho mỗi liên kết.

Chính xác là do các phối tử được gắn vào nguyên tử trung tâm bằng các liên kết cộng hóa trị phối hợp, các hợp chất này được gọi là các hợp chất phối hợp và số nguyên tử cho đến từ các phối tử này là thuật ngữ “số phối trí” trong ngữ cảnh này. .

Nói cách khác, số phối trí biểu thị tổng số nguyên tử cho cặp electron trong các hợp chất phối trí , bất kể các nguyên tử này đến từ bao nhiêu phối tử.

Định nghĩa số phối trí trong tinh thể học

Cuối cùng, chúng tôi sử dụng thuật ngữ này trong lĩnh vực tinh thể học. Tinh thể học là một nhánh của hóa học chịu trách nhiệm nghiên cứu và xác định cấu trúc của vật chất ở trạng thái rắn . Thông qua tinh thể học, người ta thu được ý tưởng rõ ràng về vị trí của từng nguyên tử trong mạng tinh thể tạo thành chất rắn, như trong trường hợp cấu trúc của natri clorua được trình bày dưới đây:

Trong những trường hợp này, đôi khi rất khó để xác định nguyên tử nào được liên kết với nhau và nguyên tử nào chỉ đơn giản là ở gần nhau. Vì lý do này, các số phối trí khác nhau có thể được đưa ra cho cùng một nguyên tử, tùy thuộc vào cách các nguyên tử được cho là liên kết với nhau.

Ví dụ về số phối hợp chung

Ví dụ về Phối hợp Số 2

• Anion phức dicyanosilver (I) [Ag(CN) ₂ ] ^– , có dạng hình học tuyến tính.
• Phức chất vàng chloro(triphenylphosphine)Ph ₃ PAuCl cũng có dạng hình học tuyến tính

Ví dụ về Phối hợp Số 3

• Anion cacbonat (CO ₃ ^2- ) là một ví dụ về anion trong đó nguyên tử trung tâm là cacbon ba phối trí với cấu trúc phẳng lượng giác.
• Anion phức tạp triiodomercurate(-1) ([HgI ₃ ] ^– ), giống như cacbonat, được liên kết với ba ion iodua.

Ví dụ về phối hợp số 4

• Anion tetrachlorocobalt là một ví dụ cổ điển về hợp chất phối trí với tâm tứ phối.
• Mêtan (CH ₄ ) là một hợp chất hữu cơ có cacbon trung tâm với bốn nguyên tử hydro lân cận được sắp xếp theo hình tứ diện.
• Phức hợp diaminodichloroplatinum [Pt(NH ₃ ) ₂ Cl ₂ ].

Ví dụ về phối hợp số 5

Anion tetracyanooxovanadium (IV) ([VO(CN) ₄ ] ²⁻ ) có bốn xyanua là phối tử và một oxy, vì vậy số phối trí của nó là 5 và nó có dạng hình chóp vuông.

Ví dụ về phối hợp số 6

Đây là một trong những số phối hợp phổ biến nhất. Hầu hết các hợp chất trong đó nguyên tử trung tâm thể hiện số phối trí này có hình học bát diện. Một số ví dụ:

• Cation hexaaminocoban(III) ([Co(NH ₃ ) ₆ ] ³⁺ )
• Tetraaquodichlorocobalt (III) cation ([Co(H ₂ O) ₄ Cl ₂ ] ⁻ )

Ví dụ về phối hợp số 8

• Xesi clorua (CsCl). Đây là một hợp chất ion có cấu trúc lập phương trong đó mỗi nguyên tử xesi được bao quanh bởi tám nguyên tử clo lân cận.
• Canxi florua (CaF ₂ ). Đây cũng là một hợp chất ion có cấu trúc lập phương với nguyên tử canxi được bao quanh bởi tám nguyên tử flo.

Ví dụ về phối hợp số 12

Các kim loại có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện (FCC) có các nguyên tử được phối trí bởi 12 nguyên tử lân cận trong hình học lập phương tâm diện.

• Trong anion phức hợp hexanitrate (IV) ([Th(NO ₃ ) ₆ ] ^2- ), nguyên tử thorium có số phối trí 12 vì mỗi anion nitrat được liên kết với thorium bằng hai oxy (nó là phối tử hai mặt).

Người giới thiệu

Chang, R., & Goldsby, KA (2012). Hóa học, Phiên bản thứ 11 (tái bản lần thứ 11). Thành phố New York, New York: Giáo dục McGraw-Hill.

Cotton, FA, Bochmann, M., Wilkinson, G., Murillo, CA, Bochmann, M., & Grimes, RN (1999). Hóa vô cơ nâng cao . Hoboken, NJ, Hoa Kỳ: Wiley.

O’Keefe M. (1979). Một định nghĩa nghiêm ngặt được đề xuất về số phối hợp. Đạo luật Cryt .  (1979). A 35 , 772-775 Lấy từ https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a17087

Carter, Florida (1978). Lượng hóa khái niệm số phối trí. Đạo luật Cryt .  B 34 , 2962-2966. Lấy từ http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a16444