Co to jest skoordynowany link kowalencyjny? (z przykładami)

A skoordynowane wiązanie kowalencyjne lub link koordynacyjny jestrodzaj wiązania, w którym jeden z dołączonych atomów dostarcza wszystkie wspólne elektrony.

W prostym wiązaniu kowalencyjnym każdy atom dostarcza elektron do wiązania. Z drugiej strony, w wiązaniu koordynacyjnym, atomy, które przekazują elektron w celu utworzenia wiązania, nazywane są atomem donora, podczas gdy atom, który akceptuje połączenie elektronów, jest nazywany atomem akceptora (Clark, 2012).

Wiązanie koordynacyjne jest reprezentowane przez strzałkę, która zaczyna się od atomów dawcy i kończy na atomie akceptora (Rysunek 1). W niektórych przypadkach dawca może być cząsteczką.

W tym przypadku atom w cząsteczce może oddać parę elektronów, która byłaby zasadą Lewisa, podczas gdy cząsteczka o pojemności akceptora byłaby kwasem Lewisa (Coordinate Covalent Bond, S.F.).

Łącze koordynacyjne ma cechy podobne do prostych wiązań kowalencyjnych. Związki, które mają ten typ wiązania zazwyczaj mają niskie temperatury topnienia i wrzenia, z nieistniejącym oddziaływaniem kulombowskim pomiędzy atomami (w przeciwieństwie do wiązania jonowego) i związki są bardzo rozpuszczalne w wodzie (Atkins, 2017).

Niektóre przykłady skoordynowanych wiązań kowalencyjnych

Najczęstszym przykładem wiązania koordynacyjnego jest jon amonowy, który powstaje w wyniku połączenia cząsteczki amoniaku i protonu z kwasu.

W amoniaku atom azotu ma samotną parę elektronów po uzupełnieniu swojego oktetu. Podaruj tę samotną parę jonowi wodoru, aby atom azotu stał się dawcą. Atom wodoru staje się akceptorem (Schiller, S.F.).

Innym powszechnym przykładem połączenia datywnego jest tworzenie jonu hydroniowego. Podobnie jak w przypadku jonu amonowego, para wolnych elektronów cząsteczki wody służy jako dawca protonu, który jest akceptorem (rysunek 2).

Należy jednak wziąć pod uwagę, że po ustanowieniu połączenia koordynacyjnego wszystkie wodory związane z tlenem są dokładnie równoważne. Gdy jon wodoru zostanie ponownie zerwany, nie ma rozróżnienia między tym, który wodór jest uwalniany.

Doskonałym przykładem reakcji kwasu Lewisa, która ilustruje tworzenie kowalencyjnego wiązania koordynacyjnego, jest reakcja tworzenia adduktu trifluorku boru z amoniakiem.

Trifluorek boru jest związkiem, który nie ma struktury gazu szlachetnego wokół atomu boru. Bor ma tylko 3 pary elektronów w powłoce walencyjnej, więc mówi się, że BF3 ma niedobór elektronów.

Niewymieniona para elektronowa azotu amoniakalnego może być wykorzystana do przezwyciężenia tego niedoboru i powstaje związek, który obejmuje wiązanie koordynacyjne.

Ta para elektronowa azotu jest przekazywana do pustego orbitalu boru. Tutaj amoniak jest podstawą Lewisa, a BF3 jest kwasem Lewisa.

Chemia koordynacji

Istnieje gałąź chemii nieorganicznej poświęcona wyłącznie badaniu związków tworzących metale przejściowe. Metale te wiążą się z innymi atomami lub cząsteczkami poprzez wiązania koordynacyjne, tworząc złożone cząsteczki.

Te cząsteczki są znane jako związki koordynacyjne, a nauka, która je bada, nazywa się chemią koordynacji.

W tym przypadku substancja przyłączona do metalu, która byłaby donorem elektronów, jest znana jako ligand i zwykle związki koordynacyjne są znane jako kompleksy..

Związki koordynacyjne obejmują substancje takie jak witamina B12, hemoglobina i chlorofil, barwniki i pigmenty oraz katalizatory stosowane w przygotowaniu substancji organicznych (Jack Halpern, 2014).

Przykładem złożonego jonu byłby kompleks kobaltu [Co (NH₂CH₂CH₂NH₂2ClNH₃]²⁺  który byłby dichloroaminetylenodiaminokobaltem (IV).

Chemia koordynacji powstała w wyniku pracy Alfreda Wernera, szwajcarskiego chemika, który badał różne związki chlorku kobaltu (III) i amoniaku. Po dodaniu kwasu chlorowodorowego Werner zauważył, że amoniaku nie można całkowicie wyeliminować. Następnie zaproponował, aby amoniak był ściślej związany z centralnym jonem kobaltu.

Jednakże, gdy dodano wodny azotan srebra, jednym z utworzonych produktów był stały chlorek srebra. Ilość utworzonego chlorku srebra była związana z liczbą cząsteczek amoniaku związanych z chlorkiem kobaltu (III).

Na przykład, gdy azotan srebra został dodany do CoCl₃ · 6NH₃, trzy chlorki stały się chlorkiem srebra.

Jednak po dodaniu azotanu srebra do CoCl₃ · 5NH₃, tylko 2 z 3 chlorków tworzyło chlorek srebra. Gdy traktowano CoCl₃.4NH₃  z azotanem srebra, jeden z trzech chlorków wytrącił się jako chlorek srebra.

Uzyskane obserwacje sugerowały powstawanie związków złożonych lub koordynacyjnych. W sferze wewnętrznej koordynacji, która w niektórych tekstach jest również określana jako pierwsza sfera, ligandy są bezpośrednio związane z centralnym metalem.

W zewnętrznej sferze koordynacji, czasami nazywanej drugą sferą, inne jony są związane ze złożonym jonem. Werner otrzymał Nagrodę Nobla w 1913 r. Za teorię koordynacji (Wstęp do chemii koordynacyjnej, 2017).

Ta teoria koordynacji sprawia, że ​​metale przejściowe mają dwa typy wartościowości: pierwszą wartościowość, określoną przez liczbę oksydacyjną metalu i drugą wartościowość zwaną liczbą koordynacyjną.

Liczba oksydacyjna wskazuje, ile wiązań kowalencyjnych można utworzyć w metalu (np. Żelazo (II) wytwarza FeO), a liczba koordynacyjna mówi, ile wiązań koordynacyjnych można utworzyć w kompleksie (np. Żelazo o liczbie koordynacyjnej 4 daje [FeCl₄]^- i [FeCl₄]^2-) (Coordination Compounds, 2017).

W przypadku kobaltu ma on koordynację numer 6. Dlatego w eksperymentach Wernera, dodając azotan srebra, zawsze otrzymywano ilość chlorku srebra, który pozostawiałby heksacoordynacyjny kobalt..

Koordynacyjne połączenia tego typu mieszanki mają charakter barwy.

W rzeczywistości są one odpowiedzialne za typowe zabarwienie związane z metalem (czerwone żelazo, niebieski kobalt itp.) I są ważne dla absorpcji spektrofotometrycznej i badań emisji atomowej (Skodje, S.F.).

Referencje

1. Atkins, P. W. (2017, 23 stycznia). Wiązanie chemiczne. Odzyskany z britannica.com.
2. Clark, J. (2012, wrzesień). OBLICZANIE WSPÓŁRZĘDNE (DATYWNE KWALIFIKUJĄCE SIĘ). Pobrane z chemguide.co.uk.
3. Koordynacja obligacji kowalencyjnej. (S.F.). Odzyskany z chemistry.tutorvista.
4. Związki koordynacyjne. (2017, 20 kwietnia). Odzyskany dechem.libretexts.org.
5. Wprowadzenie do chemii koordynacyjnej. (2017, 20 kwietnia). Źródło: chem.libretexts.org.
6. Jack Halpern, G. B. (2014, 6 stycznia). Związek koordynacyjny. Odzyskany z britannica.com.
7. Schiller, M. (S.F.). Koordynuj wiązanie kowalencyjne. Odzyskany z easychem.com.
8. Skodje, K. (S.F.). Współrzędna wiązanie kowalencyjne: definicja i przykłady. Źródło z study.com.