Definicja liczby koordynacyjnej

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


Liczba koordynacyjna to koncepcja stworzona przez Alfreda Wernera w 1893 r. w celu wskazania całkowitej liczby sąsiednich atomów, tego samego lub innego rodzaju, blisko centralnego atomu w cząsteczce lub jonie . Z tego punktu widzenia wskazuje, ile atomów jest skutecznie związanych z atomem centralnym w związku.

Definicja liczby koordynacyjnej w chemii organicznej

Zgodnie z pierwotną koncepcją można mówić o liczbie koordynacyjnej różnych atomów w dowolnym typie związku, w tym w związkach organicznych. Na przykład w cząsteczce takiej jak metan, jak w każdym alkanie, można zobaczyć atom węgla, który jest zawsze połączony z 4 innymi atomami poprzez proste wiązania kowalencyjne. W takich przypadkach mówi się, że liczba koordynacyjna węgla wynosi 4.

Metan, przykład związku organicznego, w którym węgiel ma liczbę koordynacyjną 4

Z drugiej strony, kiedy przechodzimy do alkenów, liczba koordynacyjna jest zredukowana do 3, a jeśli pójdziemy dalej i spojrzymy na alkiny, w których węgiel tworzy potrójne wiązanie z innym węglem, każdy z tych atomów węgla ma koordynację liczbową równą 2.

Oprócz atomu węgla możemy mówić również o liczbie koordynacyjnej innych heteroatomów powszechnie występujących w związkach organicznych. Na przykład liczba koordynacyjna azotu w aminach i amidach wynosi zawsze 3, podczas gdy liczba koordynacyjna tlenu wynosi zwykle 2.

Amoniak, przykład związku organicznego z trójkoordynacyjnym azotem

Chociaż można mówić o liczbie koordynacyjnej w związkach organicznych, jak właśnie wykazano, chemicy organicy nieczęsto używają tego terminu w odniesieniu do liczby grup bezpośrednio związanych z centralnym atomem. Jest to jednak znacznie szerzej stosowany termin w innych gałęziach chemii, jak zobaczymy poniżej.

Definicja liczby koordynacyjnej w chemii nieorganicznej: związki koordynacyjne

Pojęcie liczby koordynacyjnej można zastosować w każdej dziedzinie, która zajmuje się cząsteczkami lub innymi typami związków między atomami, w tym związkami organicznymi. Jednak jego zastosowanie jest znacznie bardziej powszechne w obszarze chemii nieorganicznej, a konkretnie w odniesieniu do specjalnej klasy związków zwanych związkami koordynacyjnymi. W tych związkach atom centralny, którym jest zwykle metal przejściowy, tworzy skoordynowane wiązania kowalencyjne z innymi atomami lub grupami atomów zwanymi ligandami, które są donorami pary elektronów dla każdego wiązania.

Przykład nieorganicznego kompleksu kobaltu o liczbie koordynacyjnej 6

Właśnie ze względu na fakt, że ligandy są przyłączone do atomu centralnego za pomocą skoordynowanych wiązań kowalencyjnych, związki te nazywane są związkami koordynacyjnymi, a liczba atomów donorowych pochodzących od tych ligandów jest tym, co w tym kontekście określa się terminem „liczba koordynacyjna” .

Innymi słowy, liczba koordynacyjna reprezentuje całkowitą liczbę atomów donorów par elektronów w związkach koordynacyjnych , bez względu na to, z ilu ligandów pochodzą te atomy.

Definicja liczby koordynacyjnej w krystalografii

Wreszcie mamy użycie tego terminu w dziedzinie krystalografii. Krystalografia jest działem chemii zajmującym się badaniem i określaniem struktury materii w stanie stałym . Dzięki krystalografii uzyskuje się jasne wyobrażenie o położeniu każdego atomu w sieci krystalicznej tworzącej ciało stałe, tak jak w przypadku struktury chlorku sodu, którą przedstawiono poniżej:

Struktura krystaliczna NaCl, przedstawiająca liczbę koordynacyjną sodu i chloru

W takich przypadkach czasami trudno jest określić, które atomy są ze sobą związane, a które są po prostu blisko siebie. Z tego powodu temu samemu atomowi można podać różne liczby koordynacyjne, w zależności od tego, jak zakłada się, że atomy są ze sobą związane.

Typowe przykłady liczb koordynacyjnych

Przykłady liczby koordynacyjnej 2

  • Złożony anion dicyjanosrebra (I) [Ag(CN) 2 ] , który ma geometrię liniową.
  • Kompleks chloro(trifenylofosfino)złota Ph 3 PAuCl, który również ma geometrię liniową

Przykłady liczby koordynacyjnej 3

  • Anion węglanowy (CO 3 2- ) jest przykładem anionu, w którym atomem centralnym jest trójkoordynacyjny węgiel o płaskiej strukturze trygonalnej.
  • Złożony anion trójjodortęciowy (-1) ([HgI 3 ] ), podobnie jak węglan, jest związany z trzema jonami jodkowymi.

Przykłady liczby koordynacyjnej 4

  • Anion tetrachlorokobaltu jest klasycznym przykładem związku koordynacyjnego z centrum tetrakoordynacyjnym.
  • Metan (CH 4 ) jest związkiem organicznym, który ma centralny węgiel z czterema sąsiednimi atomami wodoru ułożonymi w geometrię czworościenną.
  • Kompleks diaminodichloroplatyny [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ].

Przykłady liczby koordynacyjnej 5

Anion tetracyjanooksowanadu (IV) ([VO(CN) 4 ] 2- ) ma cztery cyjanki jako ligandy i jeden tlen, więc jego liczba koordynacyjna wynosi 5 i ma geometrię piramidalną opartą na kwadracie.

Przykłady liczby koordynacyjnej 6

Jest to jedna z najczęstszych liczb koordynacyjnych. Większość związków, w których centralny atom wykazuje tę liczbę koordynacyjną, ma geometrię oktaedryczną. Niektóre przykłady to:

  • Kation heksaaminokobaltu(III) ([Co(NH 3 ) 6 ] 3+ )
  • Kation tetraaquodichlorocobalt (III) ([Co(H 2 O) 4 Cl 2 ] )

Przykłady liczby koordynacyjnej 8

  • Chlorek cezu (CsCl). Jest to związek jonowy o sześciennej strukturze, w której każdy atom cezu jest otoczony ośmioma sąsiednimi atomami chloru.
  • Fluorek wapnia (CaF 2 ). Jest to również związek jonowy o sześciennej strukturze z atomami wapnia otoczonymi ośmioma atomami fluoru.

Przykłady liczby koordynacyjnej 12

Metale o sześciennej strukturze krystalicznej centrowanej na twarzy (FCC) mają atomy koordynowane przez 12 sąsiednich atomów w geometrii sześcienno-oktaedrycznej.

  • W anionie kompleksu heksaazotanowego (IV) ([Th(NO 3 ) 6 ] 2- ) atom toru ma liczbę koordynacyjną 12, ponieważ każdy anion azotanowy jest połączony z torem za pomocą dwóch atomów tlenu (jest to ligand dwukleszczowy).

Bibliografia

Chang, R. i Goldsby, KA (2012). Chemia, wydanie 11 (wyd. 11). Nowy Jork, Nowy Jork: McGraw-Hill Education.

Cotton, FA, Bochmann, M., Wilkinson, G., Murillo, CA, Bochmann, M. i Grimes, RN (1999). Zaawansowana chemia nieorganiczna . Hoboken, NJ, Stany Zjednoczone: Wiley.

O’Keefe M. (1979). Proponowana ścisła definicja liczby koordynacyjnej. Ustawa o krysztale .  (1979). A 35 , 772-775 Źródło: https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a17087

Carter, Floryda (1978). Kwantyfikacja pojęcia liczby koordynacyjnej. Ustawa o krysztale .  B34 , 2962-2966 . Pobrane z http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?a16444

-Reklama-

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

Artículos relacionados