Obecná a anorganická chemie I

Koordinační sloučeniny

• Koordinační sloučenina − často také zvaná komplex, příp. komplexní ion − komplexní částice v hranatých závorkách: [M(L1)x ...(Ln)z]n±

• M centrální atom, obvykle přechodný kov (d-kov) - je Lewisovou kyselinou (příjemcem elektronů)

• L ligand, anion nebo neutrální molekula - je Lewisovou bází (dárcem elektronů)

• Vazba je kovalentní polární a celý vazebný pár přichází od ligandu (rozdíl od kovalentních sloučenin p-prvků)

• Důsledky:

  • Vazba v roztoku nedisociuje (ionty blokovány pro srážení)

  • V okolí centrálního kovu jsou „dva druhy“ elektronů:

    1. Vazebné elektronové páry ligandů

    2. Vlastní d-elektrony kovu – často paramagnetismus, typická barevnost

Druhy ligandů

• Jednovazné (monodentátní) ligandy:

  • Ligand je donorem jednoho el. páru - Cl- , NH3 , H2O

• Dvojvazné (bidentátní) ligandy:

  • Tvorba můstků

    • Dva elektronové páry ze stejného atomu - př. Cl- , OH- , O2- , SO4 2- -O,O

• Dva elektronové páry z různých atomů ligandu - př. CN- , CO32- -O,O‘

[{Fe(CN)5 }(μ-CN) {Co(CN)5 }] 7-

• Vícevazné (polydentátní) ligandy:

  • Tvorba kruhů (5 a 6 členné) - dva a více donorových atomů se váže k jednomu středovému atomu, nebo tvoří můstky - kruhy = cheláty (chelos = klepeto), vysoká stabilita

• Ambidentátní ligandy:

  • Ligandy, které se mohou vázat různými atomy (např. NO2-)

  • Jednovazný: nebo můstky:

  • Ligandy s π-donorovými elektrony:

• Koordinační číslo (KČ) udává počet donorových atomů kolem M. Pro dané koordinační číslo známe příslušné koordinační geometrie (neřídí se modelem VSEPR).

• Izomerie:

  • Typy izomerie:

    • Strukturní:

      • Jiné počty vazeb nebo jiné typy vazeb

      • Koordinační (+ polymerie)

      • Ionizační a hydrátová

      • Vazebná

    • Stereoizomerie:

      • Tytéž vazby, rozdílné uspořádání v prostoru

      • Geometrická (polohová)

      • Optická

• Teorie krystalového (ligandového) pole:

  • Ligandy = iontové (bodové) náboje

  • Elektrostatické odpuzování s valenčními elektrony centrálního atomu

  • Štěpení energetických hladin AO na centrálním atomu

  • Rozdíl energií rozštěpených hladin závisí na:

    • Geometrie komplexu (v OACH I pouze oktaedr)

    • Druhu ligandu - velikost a náboj středového atomu

    • Vliv ligandu spektrochemická řada ligandů − seřazení ligandů podle síly, kterou působí na orbitaly centrálního atomu – dáno především mírou kovalentní interakce s centrálním atomem (posílení v důsledku „zpětné“ vazby (σ donory + π akceptory))

• Barevnost komplexů:

  • Díky excitaci elektronů dochází k absorpci různých částí viditelného spektra (VIS) → neabsorbovaná složka/složky VIS určí barvu komplexu

  • Energie absorpce (transmitance) → síla štěpení d-orbitalů středového atomu → barva

  • Některé komplexy jsou téměř nebo úplně bezbarvé (k absorbci dochází mimo rozsah VIS (380-700 nm))

• Magnetický moment:

  • Odpovídá počtu nepárových elektronů: jednotkou je B.M. (Bohrův magneton)

  • Experimentálně se měří síla vtahování do magnetického pole (Gouyovy váhy)

  • Možnost odlišení spinového stavu:

    • Vysokospinový Co2+: n = 3, μs ~ 3,9 BM

    • Nízkospinový Co2+: n = 1, μs ~ 1,7 BM