Co to jest współrzędnościowe wiązanie kowalencyjne? (z przykładami)

1916
Robert Johnston
Co to jest współrzędnościowe wiązanie kowalencyjne? (z przykładami)

ZA koordynacyjne wiązanie kowalencyjne lub łącze koordynacyjnerodzaj wiązania, w którym jeden z przyłączonych atomów dostarcza wszystkie wspólne elektrony.

W prostym wiązaniu kowalencyjnym każdy atom dostarcza jeden elektron do wiązania. Z drugiej strony, w wiązaniu koordynacyjnym atomy, które przekazują elektron w celu utworzenia wiązania, nazywane są atomem donora, podczas gdy atom, który przyjmuje parę elektronów do połączenia, nazywany jest atomem akceptora (Clark, 2012)..

Rysunek 1: Przedstawienie wiązania koordynacyjnego między atomem donora (N) i akceptorem (H).

Wiązanie koordynacyjne jest reprezentowane przez strzałkę, która zaczyna się od atomów donora i kończy się na atomie akceptora (Rysunek 1). W niektórych przypadkach dawcą może być cząsteczka.

W tym przypadku atom w cząsteczce może przekazać parę elektronów, która byłaby zasadą Lewisa, podczas gdy cząsteczka o zdolności akceptorowej byłaby kwasem Lewisa (Coordinate Covalent Bond, S.F.).

Wiązanie koordynacyjne ma właściwości podobne do prostego wiązania kowalencyjnego. Związki, które mają tego typu wiązanie, mają na ogół niską temperaturę topnienia i wrzenia, z nieistniejącym oddziaływaniem kulombowskim między atomami (w przeciwieństwie do wiązania jonowego), a związki są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie (Atkins, 2017).

Kilka przykładów współrzędnych wiązań kowalencyjnych

Najczęstszym przykładem wiązania koordynacyjnego jest jon amonowy, który jest tworzony przez połączenie cząsteczki amoniaku i protonu z kwasu.

W amoniaku atom azotu ma samotną parę elektronów po skompletowaniu oktetu. Przekaż tę samotną parę jonowi wodoru, a atom azotu stanie się dawcą. Atom wodoru staje się akceptorem (Schiller, S.F.).

Rysunek 2: przedstawienie wiązania koordynacyjnego jonu hydroniowego.

Innym typowym przykładem wiązania celowego jest tworzenie jonu hydroniowego. Podobnie jak w przypadku jonu amonowego, wolna para elektronów cząsteczki wody służy jako donor protonu, który jest akceptorem (rysunek 2)..

Należy jednak zauważyć, że po utworzeniu wiązania koordynacyjnego wszystkie atomy wodoru przyłączone do tlenu są dokładnie równoważne. Kiedy jon wodorowy ponownie się rozpada, nie ma rozróżnienia, który z wodorów jest uwalniany.

Doskonałym przykładem reakcji kwas-zasada Lewisa, ilustrującym tworzenie skoordynowanego wiązania kowalencyjnego, jest reakcja tworzenia adduktu trifluorku boru z amoniakiem..

Trójfluorek boru to związek, który nie ma struktury gazu szlachetnego wokół atomu boru. Bor ma tylko 3 pary elektronów w powłoce walencyjnej, więc mówi się, że BF3 ma niedobór elektronów.

Niewspółdzielona para elektronów azotu amonowego może być użyta do przezwyciężenia tego niedoboru i powstaje związek, który obejmuje wiązanie koordynacyjne..

Rysunek 3: Addukt między cząsteczką trifluorku boru a amoniakiem.

Ta para elektronów z azotu jest przekazywana do pustej orbity p boru. Tutaj amoniak jest zasadą Lewisa, a BF3 jest kwasem Lewisa.

Chemia koordynacyjna

Istnieje gałąź chemii nieorganicznej poświęcona wyłącznie badaniu związków tworzących metale przejściowe. Metale te łączą się z innymi atomami lub cząsteczkami poprzez wiązania koordynacyjne, tworząc złożone cząsteczki..

Te cząsteczki są znane jako związki koordynacyjne, a nauka, która je bada, nazywa się chemią koordynacyjną..

W tym przypadku substancja związana z metalem, który byłby donorem elektronów, jest znana jako ligand, a związki koordynacyjne są powszechnie znane jako kompleksy..

Do związków koordynacyjnych zalicza się takie substancje jak witamina B12, hemoglobina i chlorofil, barwniki i pigmenty oraz katalizatory używane do przygotowania substancji organicznych (Jack Halpern, 2014).

Przykładem złożonego jonu byłby kompleks kobaltu [Co (NHdwaCHdwaCHdwaNHdwa) 2ClNH3]dwa+  jaki byłby kobalt dichloroaminetylenodiaminowy (IV).

Chemia koordynacji wyrosła z pracy Alfreda Wernera, szwajcarskiego chemika, który badał różne związki chlorku kobaltu (III) i amoniaku. Po dodaniu kwasu solnego Werner stwierdził, że nie można całkowicie usunąć amoniaku. Następnie zaproponował, że amoniak powinien być ściślej związany z centralnym jonem kobaltu.

Jednak po dodaniu wodnego roztworu azotanu srebra jednym z utworzonych produktów był stały chlorek srebra. Ilość powstałego chlorku srebra była związana z liczbą cząsteczek amoniaku związanych z chlorkiem kobaltu (III)..

Na przykład, gdy azotan srebra został dodany do CoCl3 6NH3, trzy chlorki stały się chlorkiem srebra.

Jednak po dodaniu azotanu srebra do CoCl3 5NH3, tylko 2 z 3 chlorków utworzyły chlorek srebra. Kiedy leczono CoCl3.4NH3  z azotanem srebra, jednym z trzech chlorków wytrąconych jako chlorek srebra.

Uzyskane obserwacje sugerowały tworzenie się związków złożonych lub koordynacyjnych. W wewnętrznej sferze koordynacji, która jest również określana w niektórych tekstach jako pierwsza sfera, ligandy są bezpośrednio połączone z centralnym metalem.

W zewnętrznej sferze koordynacji, czasami nazywanej drugą sferą, do jonu złożonego przyłączone są inne jony. Werner otrzymał Nagrodę Nobla w 1913 roku za swoją teorię koordynacji (Wprowadzenie do chemii koordynacyjnej, 2017).

Ta teoria koordynacji sprawia, że ​​metale przejściowe mają dwa rodzaje wartościowości: pierwszą, określoną przez liczbę utleniania metalu, i drugą, zwaną liczbą koordynacyjną..

Stopień utlenienia mówi, ile wiązań kowalencyjnych można utworzyć w metalu (na przykład żelazo (II) wytwarza FeO), a liczba koordynacyjna mówi, ile wiązań koordynacyjnych można utworzyć w kompleksie (na przykład żelazo o numerze koordynacyjnym 4 wytwarza [FeCl4]- i [FeCl4]dwa-) (Związki koordynacyjne, 2017).

W przypadku kobaltu ma on liczbę koordynacyjną 6. Dlatego też w eksperymentach Wernera podczas dodawania azotanu srebra zawsze otrzymywano taką ilość chlorku srebra, jaka pozostawiłaby kobalt z sześciokoordynacją..

Wiązania koordynacyjne tego typu związków mają charakter zabarwienia.

W rzeczywistości są one odpowiedzialne za typowe zabarwienie związane z metalem (czerwone żelazo, niebieski kobalt itp.) I są ważne w badaniach spektrofotometrycznych absorpcji atomowej i emisji (Skodje, S.F.).

Bibliografia

  1. Atkins, P. W. (23 stycznia 2017). Wiązanie chemiczne. Odzyskany z britannica.com.
  2. Clark, J. (2012, wrzesień). WIĄZANIE WSPÓŁRZĘDNE (KOWALENT DATYWNY). Odzyskany z chemguide.co.uk.
  3. Koordynuj wiązanie kowalencyjne. (S.F.). Odzyskany z chemistry.tutorvista.
  4. Związki koordynacyjne. (2017, 20 kwietnia). Odzyskany z chem.libretexts.org.
  5. Wprowadzenie do chemii koordynacyjnej. (2017, 20 kwietnia). Odzyskany z chem.libretexts.org.
  6. Jack Halpern, G. B. (6 stycznia 2014). Związek koordynacyjny. Odzyskany z britannica.com.
  7. Schiller, M. (S.F.). Koordynuj wiązanie kowalencyjne. Odzyskany z easychem.com.
  8. Skodje, K. (S.F.). Wiązanie kowalencyjne współrzędnych: definicja i przykłady. Odzyskany z study.com.

Jeszcze bez komentarzy