Définition du numéro de coordination

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Le nombre de coordination est un concept créé par Alfred Werner en 1893 pour indiquer le nombre total d’atomes voisins, de nature identique ou différente, à proximité de l’atome central d’une molécule ou d’un ion . De ce point de vue, il indique combien d’atomes sont effectivement liés à un atome central dans un composé.

Définition du nombre de coordination en chimie organique

En vertu du concept original, on peut parler du nombre de coordination d’atomes différents dans tout type de composé, y compris les composés organiques. Par exemple, dans une molécule comme le méthane, comme dans tout alcane, on peut voir un atome de carbone qui est toujours lié à 4 autres atomes par de simples liaisons covalentes. Dans ces cas, le nombre de coordination du carbone est dit égal à 4.

Méthane , exemple de composé organique dans lequel le carbone a le numéro de coordination 4

D’autre part, lorsque nous passons aux alcènes, le nombre de coordination est réduit à 3 et si nous allons plus loin et regardons les alcynes, dans lesquels le carbone forme une triple liaison avec un autre carbone, chacun de ces carbones a une coordination numérique de 2.

En plus de l’atome de carbone, nous pouvons également parler du nombre de coordination d’autres hétéroatomes couramment trouvés dans les composés organiques. Par exemple, le nombre de coordination de l’azote dans les amines et les amides est toujours de 3, tandis que le nombre de coordination de l’oxygène est généralement de 2.

L'ammoniac, exemple de composé organique avec un azote tricoordonné

Bien qu’il soit possible de parler de nombre de coordination dans les composés organiques, comme cela vient d’être démontré, il n’est pas courant que les chimistes organiciens utilisent ce terme pour désigner le nombre de groupes directement liés à un atome central. Cependant, c’est un terme beaucoup plus largement utilisé dans d’autres branches de la chimie, comme nous le verrons ci-dessous.

Définition du nombre de coordination en chimie inorganique : composés de coordination

Le concept de nombre de coordination peut être appliqué dans n’importe quel domaine qui traite des molécules ou d’autres types d’associations entre atomes, y compris les composés organiques. Cependant, son utilisation est beaucoup plus courante dans le domaine de la chimie inorganique, en particulier en relation avec une classe spéciale de composés appelés composés de coordination. Dans ces composés, l’atome central, qui est généralement un métal de transition, forme des liaisons covalentes coordonnées avec d’autres atomes ou groupes d’atomes appelés ligands, qui sont les donneurs de la paire d’électrons pour chaque liaison.

Exemple d'un complexe inorganique de cobalt avec le numéro de coordination 6

Précisément en raison du fait que les ligands sont attachés à l’atome central au moyen de liaisons covalentes coordonnées, ces composés sont appelés composés de coordination, et le nombre d’atomes donneurs provenant de ces ligands est ce que le terme « nombre de coordination » dans ce contexte .

En d’autres termes, le nombre de coordination représente le nombre total d’atomes donneurs de paires d’électrons dans les composés de coordination , quel que soit le nombre de ligands dont ces atomes proviennent.

Définition du nombre de coordination en cristallographie

Enfin, nous avons l’utilisation de ce terme dans le domaine de la cristallographie. La cristallographie est une branche de la chimie chargée d’étudier et de déterminer la structure de la matière à l’état solide . Grâce à la cristallographie, on obtient une idée claire de la position de chaque atome dans le réseau cristallin qui forme un solide, comme dans le cas de la structure du chlorure de sodium présentée ci-dessous :

Structure cristalline de NaCl, montrant le nombre de coordination du sodium et du chlore

Dans ces cas, il est parfois difficile de définir quels atomes sont liés les uns aux autres et quels atomes sont simplement proches les uns des autres. Pour cette raison, différents nombres de coordination peuvent être donnés pour le même atome, selon la façon dont les atomes sont supposés être liés les uns aux autres.

Exemples de numéros de coordination communs

Exemples de coordination numéro 2

  • L’anion complexe dicyanoargent (I) [Ag(CN) 2 ] , qui a une géométrie linéaire.
  • Le complexe chloro(triphénylphosphine)or Ph 3 PAuCl qui a aussi une géométrie linéaire

Exemples de coordination numéro 3

  • L’anion carbonate (CO 3 2- ) est un exemple d’anion dans lequel l’atome central est un carbone tricoordonné avec une structure plane trigonale.
  • L’anion complexe triiodomercurate(-1) ([HgI 3 ] ), comme le carbonate, est lié à trois ions iodure.

Exemples de coordination numéro 4

  • L’anion tétrachlorocobalt est un exemple classique de composé de coordination avec un centre tétracoordonné.
  • Le méthane (CH 4 ) est un composé organique qui a un carbone central avec quatre atomes d’hydrogène voisins disposés dans une géométrie tétraédrique.
  • Le complexe diaminodichloroplatine [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ].

Exemples de coordination numéro 5

L’anion tétracyanooxovanadium (IV) ([VO(CN) 4 ] 2− ) a quatre cyanures comme ligands et un oxygène, donc son nombre de coordination est 5 et il a une géométrie pyramidale à base carrée.

Exemples de coordination numéro 6

C’est l’un des numéros de coordination les plus courants. La plupart des composés dans lesquels l’atome central présente ce nombre de coordination ont une géométrie octaédrique. Certains exemples sont:

  • Cation hexaaminocobalt(III) ([Co(NH 3 ) 6 ] 3+ )
  • Cation tétraquodichlorocobalt (III) ([Co(H 2 O) 4 Cl 2 ] )

Exemples de coordination numéro 8

  • Chlorure de césium (CsCl). Il s’agit d’un composé ionique de structure cubique dans lequel chaque atome de césium est entouré de huit atomes de chlore voisins.
  • Fluorure de calcium (CaF 2 ). C’est aussi un composé ionique à structure cubique avec des atomes de calcium entourés de huit atomes de fluor.

Exemples de coordination numéro 12

Les métaux avec une structure cristalline cubique à faces centrées (FCC) ont des atomes coordonnés par 12 atomes voisins dans une géométrie cuboctaédrique.

  • Dans l’anion complexe hexanitrate (IV) ([Th(NO 3 ) 6 ] 2- ) l’atome de thorium a le numéro de coordination 12 puisque chaque anion nitrate est lié au thorium au moyen de deux oxygènes (c’est un ligand bidenté).

Les références

Chang, R., & Goldsby, KA (2012). Chimie, 11e édition (11e éd.). New York, New York : McGraw-Hill Education.

Cotton, FA, Bochmann, M., Wilkinson, G., Murillo, CA, Bochmann, M., & Grimes, RN (1999). Chimie inorganique avancée . Hoboken, NJ, États-Unis : Wiley.

O’Keefe M. (1979). Une proposition de définition rigoureuse du nombre de coordination. Acte de cristal .  (1979). A 35 , 772-775 Extrait de https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a17087

Carter, Floride (1978). Quantification du concept de numéro de coordination. Acte de cristal .  B 34 , 2962-2966. Extrait de http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a16444

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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