A kovalens koordinátakötés vagy koordinációs kötés olyan kötés típusa, amelyben az egyik csatolt atom az összes megosztott elektronot szolgáltatja.
Egy egyszerű kovalens kötésben minden atom egy elektronot szolgáltat a kötéshez. Másrészről, egy koordinációs kötésben azokat az atomokat, amelyek az elektronot egy kötés kialakításához adományozzák, donor atomnak nevezzük, míg az atomot, amely elfogadja az elektronpárt, hogy csatlakozzon, akceptor atomnak nevezzük (Clark, 2012).
1. ábra: A donor atom (N) és az akceptor (H) közötti koordinációs kötés ábrázolása.
A koordinációs kötést egy nyíl jelöli, amely a donor atomoktól kezdve és az akceptor atomnál végződik (1. ábra). Bizonyos esetekben a donor lehet molekula.
Ebben az esetben a molekula egy atomja adhatja az elektronpárt, amely Lewis-bázis lenne, míg az elfogadóképességű molekula a Lewis-sav (Coordinate Covalent Bond, SF).
A koordinációs kötés tulajdonságai hasonlóak az egyszerű kovalens kötés jellemzőihez. Az ilyen típusú kötésű vegyületek általában alacsony olvadáspontú és forrásponttal rendelkeznek, és az atomok között nem létezik coulombikus kölcsönhatás (ellentétben az ionkötéssel), és a vegyületek vízben nagyon jól oldódnak (Atkins, 2017).
Néhány példa a koordinált kovalens kötésekre
A koordinációs kötés leggyakoribb példája az ammónium-ion, amelyet egy ammónia-molekula és egy savas proton kombinációja képez.
Az ammóniában a nitrogénatomnak magányos elektronja van, miután az oktettet befejezte. Adományozza ezt a magányos pár a hidrogénionnak, így a nitrogénatom donorré válik. A hidrogénatom akceptorvá válik (Schiller, SF).
2. ábra: a hidrónium-ion koordinációs kötés ábrázolása.
A natív kötés másik gyakori példája a hidrónium-ion képződése. Az ammónium-ionhoz hasonlóan a vízmolekula szabad elektronpára donorként szolgál az akceptor proton számára is (2. ábra).
Meg kell azonban jegyezni, hogy miután létrejött a koordinációs kötés, az oxigénhez kapcsolódó összes hidrogén pontosan egyenértékű. Amikor a hidrogénion ismét lebomlik, nincs megkülönböztetés a hidrogének közül melyik szabadul fel.
A Lewis sav-bázis reakció kiváló példája, amely a koordinált kovalens kötés kialakulását szemlélteti, a bór-trifluorid-addukt képződési reakció ammóniával.
A bór-trifluorid olyan vegyület, amelynek nincs nemesgázszerkezete a bór-atom körül. A bórnak csak 3 pár elektronja van a valenciahéjában, tehát a BF3 elektronhiányos.
Az ammónia-nitrogén nem osztott elektronpárja felhasználható ennek a hiánynak a leküzdésére, és egy vegyület képződik, amely koordinációs kötést tartalmaz.
3. ábra: Addukt a bór-trifluorid molekula és az ammónia között.
Ezt a nitrogénből származó elektronpárt adják a bór üres p pályájának. Itt az ammónia a Lewis-bázis, a BF3 pedig a Lewis-sav.
Koordinációs kémia
Van egy szervetlen kémia egy ág, amely kizárólag az átmenetifémeket képező vegyületek tanulmányozására szolgál. Ezek a fémek koordinációs kötések útján kapcsolódnak más atomokhoz vagy molekulákhoz komplex molekulákat képezve.
Ezeket a molekulákat koordinációs vegyületeknek nevezik, és azokat tanulmányozó tudományt koordinációs kémiának nevezik.
Ebben az esetben a fémhez kapcsolt anyagot, amely elektron donor lenne, ligandumnak, a koordinációs vegyületeket pedig általában komplexeknek nevezzük.
A koordinációs vegyületek olyan anyagokat tartalmaznak, mint a B12-vitamin, a hemoglobin és a klorofill, a színezékek és pigmentek, valamint a szerves anyagok előállításához használt katalizátorok (Jack Halpern, 2014).
Egy komplex ionra példa lehet a kobalt 2+ komplex, amely diklór-metilén-diamin-kobalt (IV).
A koordinációs kémia Alfred Werner, egy svájci vegyész munkájából nőtt ki, aki kobalt (III) -klorid és ammónia különféle vegyületeit vizsgálta. Sósav hozzáadása után Werner megállapította, hogy az ammóniát nem lehet teljes mértékben eltávolítani. Ezután azt javasolta, hogy az ammóniát szorosabban kössék össze a központi kobalt-ionnal.
Amikor vizes ezüst-nitrátot adunk hozzá, a képződött termékek egyike szilárd ezüst-klorid. A képződött ezüst-klorid mennyiségét a kobalt (III) -kloridhoz kötött ammóniamolekulák számához viszonyítva.
Például, amikor az ezüst-nitrát adtunk CoCl 3 · 6NH 3, mind a három-kloridokat alakítjuk ezüst-klorid.
Azonban, amikor az ezüst-nitrátot adtunk hozzá, hogy CoCl 3 · 5NH 3, csak 2 a 3 kloridok képződött ezüst-klorid. Amikor CoCI 3.4NH 3 kezeltük, ezüst-nitrát, az egyik a három kloridok kicsapjuk például ezüst-klorid.
A kapott megfigyelések komplex vagy koordinációs vegyületek képződését sugallták. A belső koordinációs szférában, amelyet néhány szövegben az első gömbnek is neveznek, a ligandumok közvetlenül kapcsolódnak a központi fémhez.
A koordináció külső szférájában, amelyet néha második gömbnek hívnak, más ionok kapcsolódnak a komplex ionhoz. Werner 1913-ban Nobel-díjat kapott a koordináció elméletéért (Bevezetés a koordinációs kémiához, 2017).
Ez a koordinációelmélet teszi az átmeneti fémeknek kétféle valenciát: az első valenciát a fém oxidációs száma határozza meg, a másik valenciát, amelyet koordinációs számnak neveznek.
Az oxidációs szám megmutatja, hogy hány kovalens kötés alakulhat ki a fémben (pl. A vas (II) példa FeO-t termel), és a koordinációs szám megmutatja, hogy hány koordinációs kötés alakulhat ki a komplexben (példa a 4-es koordinációs számú vasból - és 2-) (Koordinációs vegyületek, 2017).
A kobalt esetében a koordináta száma 6. Ezért Werner kísérleteiben ezüst-nitrát hozzáadásakor mindig az ezüst-klorid mennyiségét kaptuk, amely a hexakordinált kobaltot elhagyná.
Az ilyen típusú vegyületek koordinációs kötelékei színesek.
Valójában felelősek a fémmel (vörös vas, kék kobalt stb.) Kapcsolatos jellemző színezésért, és fontosak az atomi emissziós és abszorpciós spektrofotometriás tesztekben (Skodje, SF).
Irodalom
- Atkins, PW (2017, január 23.). Kémiai kötés. Helyreállítva a britannica.com webhelyről.
- Clark, J. (2012, szeptember). KOORDINÁT (DATÍV COVALENT) KÖTELEZÉS. Helyreállítva a chemguide.co.uk-tól.
- Kovalens kötvény. (SF). Visszanyert a kémia.tutorvista anyagból.
- Koordinációs vegyületek. (2017. április 20.). Helyreállítva a chem.libretexts.org webhelyről.
- Bevezetés a koordinációs kémiába. (2017. április 20.). Helyreállítva a chem.libretexts.org webhelyről.
- Jack Halpern, GB (2014, január 6.). Koordinációs vegyület. Helyreállítva a britannica.com webhelyről.
- Schiller, M. (SF). Kovalens kötés. Helyreállítva az easychem.com webhelyről.
- Skodje, K. (SF). Koordinált kovalens kötvény: Meghatározás és példák. Helyreállítva a study.com webhelyről.