A koordinációs szám meghatározása

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

A koordinációs szám Alfred Werner által 1893-ban megalkotott fogalom a szomszédos atomok teljes számának jelzésére, akár azonos, akár eltérő természetűek, a molekula vagy ion központi atomjához közel . Ebből a szempontból azt jelzi, hogy egy vegyületben hány atom kötődik hatékonyan egy központi atomhoz.

A koordinációs szám meghatározása a szerves kémiában

Az eredeti koncepció értelmében bármilyen típusú vegyületben, így a szerves vegyületekben is beszélhetünk a különböző atomok koordinációs számáról. Például egy olyan molekulában, mint a metán, mint bármely alkánban, láthat egy szénatomot, amely mindig 4 másik atomhoz kapcsolódik egyszerű kovalens kötéseken keresztül. Ezekben az esetekben a szén koordinációs számát 4-nek mondják.

Metán, példa egy szerves vegyületre, amelyben a szén 4-es koordinációs számmal rendelkezik

Másrészt, ha az alkénekhez megyünk, a koordinációs szám 3-ra csökken, és ha tovább megyünk, és megnézzük az alkinokat, amelyekben a szén hármas kötést képez egy másik szénnel, ezeknek a széneknek a számkoordinációja 2.

A szénatomon kívül a szerves vegyületekben általánosan előforduló egyéb heteroatomok koordinációs számáról is beszélhetünk. Például a nitrogén koordinációs száma aminokban és amidokban mindig 3, míg az oxigén koordinációs száma általában 2.

Ammónia, példa trikoordinált nitrogéntartalmú szerves vegyületre

Bár lehet beszélni a koordinációs számról a szerves vegyületekben, ahogy az imént bebizonyosodott, a szerves kémikusok nem használják ezt a kifejezést a központi atomhoz közvetlenül kapcsolódó csoportok számára. Azonban a kémia más ágaiban sokkal szélesebb körben használt kifejezés, amint azt alább látni fogjuk.

A koordinációs szám meghatározása a szervetlen kémiában: koordinációs vegyületek

A koordinációs szám fogalma minden olyan területen alkalmazható, amely molekulákkal vagy más típusú atomok közötti asszociációkkal foglalkozik, beleértve a szerves vegyületeket is. Használata azonban sokkal elterjedtebb a szervetlen kémia területén, különös tekintettel a vegyület egy speciális osztályára, az úgynevezett koordinációs vegyületekre. Ezekben a vegyületekben a központi atom, amely általában egy átmeneti fém, koordinált kovalens kötéseket képez más, ligandumként ismert atomokkal vagy atomcsoportokkal, amelyek az egyes kötések elektronpárjának donorai.

Példa egy 6-os koordinációs számú szervetlen kobalt komplexre

Pontosan amiatt, hogy a ligandumok koordinált kovalens kötésekkel kapcsolódnak a központi atomhoz, ezeket a vegyületeket koordinációs vegyületeknek nevezzük, és az ezekből a ligandumokból származó donor atomok számát ebben az összefüggésben a „koordinációs szám” kifejezésnek nevezzük. .

Másképpen fogalmazva, a koordinációs szám a koordinációs vegyületekben lévő elektronpár donor atomok teljes számát jelenti , függetlenül attól, hogy ezek az atomok hány ligandumból származnak.

A koordinációs szám meghatározása a krisztallográfiában

Végül ezt a kifejezést használjuk a krisztallográfia területén. A krisztallográfia a kémia egyik ága, amely a szilárd halmazállapotú anyag szerkezetének tanulmányozásáért és meghatározásáért felelős . A krisztallográfiával világos képet kapunk az egyes atomok helyzetéről a kristályrácsban, amelyek szilárd anyagot képeznek, mint például a nátrium-klorid alább bemutatott szerkezete esetében:

A NaCl kristályszerkezete, amely a nátrium és a klór koordinációs számát mutatja

Ezekben az esetekben néha nehéz meghatározni, hogy mely atomok kapcsolódnak egymáshoz, és mely atomok vannak egyszerűen közel egymáshoz. Emiatt ugyanarra az atomra különböző koordinációs számok adhatók meg attól függően, hogy az atomokat hogyan kötődnek egymáshoz.

Példák a közös koordinációs számokra

Példák a 2. számú koordinációra

  • A komplex anion dicianoezüst (I) [Ag(CN) 2 ] , amelynek lineáris geometriája van.
  • A klór(trifenilfoszfin)arany Ph 3 PAuCl komplex, amely szintén lineáris geometriával rendelkezik

Példák a 3. számú koordinációra

  • A karbonát anion (CO 3 2- ) egy példa olyan anionra, amelyben a központi atom egy trigonális síkszerkezetű trikoordináta szén.
  • A komplex anion trijódmerkurát(-1) ([HgI 3 ] ) a karbonáthoz hasonlóan három jodidionhoz kötődik.

Példák a 4. számú koordinációra

  • A tetraklór-kobalt anion a tetrakoordinátaközpontú koordinációs vegyület klasszikus példája.
  • A metán (CH 4 ) egy szerves vegyület, amelynek központi szénatomja négy szomszédos hidrogénatommal tetraéderes geometriában helyezkedik el.
  • A diamino-diklórplatina komplex [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ].

Példák az 5. számú koordinációra

A tetraciano-oxovanádium (IV) anion ([VO(CN) 4 ] 2− ) ligandumként négy cianidot és egy oxigént tartalmaz, így koordinációs száma 5, és négyzet alapú piramis geometriájú.

Példák a 6. számú koordinációra

Ez az egyik leggyakoribb koordinációs szám. A legtöbb olyan vegyület, amelyben a központi atom ezt a koordinációs számot mutatja, oktaéderes geometriával rendelkezik. Néhány példa:

  • Hexaaminokobalt(III)-kation ([Co( NH3 ) 6 ] 3+ )
  • Tetraaquodichlorocobalt (III) kation ([Co(H 2 O) 4 Cl 2 ] )

Példák a 8-as számú koordinációra

  • Cézium-klorid (CsCl). Ez egy köbös szerkezetű ionos vegyület, amelyben minden céziumatomot nyolc szomszédos klóratom vesz körül.
  • Kalcium-fluorid (CaF 2 ). Ez is egy köbös szerkezetű ionos vegyület, amelynek kalciumatomjait nyolc fluoratom vesz körül.

Példák a 12. számú koordinációra

Az arcközpontú köbös (FCC) kristályszerkezetű fémek atomjait 12 szomszédos atom koordinálja egy kockaéderes geometriában.

  • A hexanitrát (IV) komplex anionjában ([Th(NO 3 ) 6 ] 2- ) a tóriumatom koordinációs száma 12, mivel minden nitrát anion két oxigénen keresztül kapcsolódik a tóriumhoz (ez egy kétfogú ligandum).

Hivatkozások

Chang, R. és Goldsby, KA (2012). Kémia, 11. kiadás (11. kiadás). New York City, New York: McGraw-Hill oktatás.

Cotton, FA, Bochmann, M., Wilkinson, G., Murillo, CA, Bochmann, M. és Grimes, RN (1999). Haladó szervetlen kémia . Hoboken, NJ, Egyesült Államok: Wiley.

O’Keefe M. (1979). A koordinációs szám javasolt szigorú meghatározása. Cryst Act .  (1979). A 35 , 772-775 Letöltve: https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a17087

Carter, FL (1978). A koordinációs szám fogalmának számszerűsítése. Cryst Act .  B 34 , 2962-2966. Letöltve: http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a16444

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

Artículos relacionados