Kowalencyjne współrzędnych wiązanie lub koordynacji wiązanie typu wiązania, w którym jeden z atomów załączonych zaopatruje wszystkich wspólnych elektronów.
W prostym wiązaniu kowalencyjnym każdy atom dostarcza jeden 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 przyjmuje parę elektronów do połączenia, nazywany jest atomem akceptora (Clark, 2012).
Rysunek 1: przedstawienie wiązania koordynacyjnego między atomem donora (N) i akceptorem (H).
Wiązanie koordynacyjne jest reprezentowane przez strzałkę, która zaczyna się od atomów donora i kończy się na atomie akceptora (Rysunek 1). W niektórych przypadkach dawcą może być cząsteczka.
W tym przypadku atom w cząsteczce może przekazać parę elektronów, która byłaby zasadą Lewisa, podczas gdy cząsteczką o zdolności akceptującej byłby kwas Lewisa (Coordinate Covalent Bond, SF).
Wiązanie koordynacyjne ma właściwości podobne do prostego wiązania kowalencyjnego. Związki, które mają tego typu wiązanie, na ogół mają niską temperaturę topnienia i wrzenia, z nieistniejącym oddziaływaniem kulombowskim między atomami (w przeciwieństwie do wiązania jonowego), a związki są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie (Atkins, 2017).
Kilka przykładów współrzędnych wiązań kowalencyjnych
Najczęstszym przykładem wiązania koordynacyjnego jest jon amonowy, który jest tworzony przez połączenie cząsteczki amoniaku i protonu z kwasu.
W amoniaku atom azotu ma samotną parę elektronów po skompletowaniu oktetu. Przekaż tę samotną parę do jonu wodorowego, a atom azotu stanie się dawcą. Atom wodoru staje się akceptorem (Schiller, SF).
Rysunek 2: przedstawienie wiązania koordynacyjnego jonów hydroniowych.
Innym typowym przykładem wiązania celowanego jest tworzenie jonu hydroniowego. Podobnie jak w przypadku jonu amonowego, wolna para elektronów cząsteczki wody służy jako donor protonu, który jest akceptorem (Rysunek 2).
Należy jednak zauważyć, że po utworzeniu wiązania koordynacyjnego wszystkie wodory przyłączone do tlenu są dokładnie równoważne. Kiedy jon wodorowy ponownie się rozpada, nie ma rozróżnienia, który z wodorów jest uwalniany.
Doskonałym przykładem reakcji kwas-zasada Lewisa, ilustrującym tworzenie koordynacyjnego wiązania kowalencyjnego, 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.
Niewspółdzielona para elektronów azotu amonowego może być użyta do przezwyciężenia tego niedoboru i powstaje związek, który obejmuje wiązanie koordynacyjne.
Rysunek 3: Addukt między cząsteczką trifluorku boru a amoniakiem.
Ta para elektronów z azotu jest przekazywana do pustej orbity p boru. Tutaj amoniak jest zasadą Lewisa, a BF3 jest kwasem Lewisa.
Chemia koordynacyjna
Istnieje dział chemii nieorganicznej poświęcony wyłącznie badaniu związków tworzących metale przejściowe. Metale te łączą 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 koordynacyjną.
W tym przypadku substancja związana z metalem, który byłby donorem elektronów, jest znana jako ligand, a związki koordynacyjne są powszechnie znane jako kompleksy.
Do związków koordynacyjnych zalicza się takie substancje jak witamina B12, hemoglobina i chlorofil, barwniki i pigmenty oraz katalizatory wykorzystywane do wytwarzania substancji organicznych (Jack Halpern, 2014).
Przykładem złożonego jonu byłby kompleks kobaltu 2+ , którym byłby dichloroaminenoetylenodiamina kobalt (IV).
Chemia koordynacji wyrosła z prac Alfreda Wernera, szwajcarskiego chemika, który badał różne związki chlorku kobaltu (III) i amoniaku. Po dodaniu kwasu solnego Werner stwierdził, że nie można całkowicie usunąć amoniaku. Następnie zaproponował, aby amoniak był ściślej związany z centralnym jonem kobaltu.
Jednak po dodaniu wodnego roztworu azotanu srebra jednym z utworzonych produktów był stały chlorek srebra. Ilość powstającego chlorku srebra była związana z liczbą cząsteczek amoniaku związanych z chlorkiem kobaltu (III).
Na przykład, gdy azotan srebra dodaje się COCl 3 · 6NH 3 , wszystkie trzy chlorki przekształcano do chlorku srebra.
Jednak, gdy dodano azotan srebra do COCI 3 · 5NH 3 , tylko 2 z 3 chlorków utworzonych chlorek srebra. Gdy CoCl 3 .4NH 3 traktuje się azotanem srebra, jeden z trzech chlorków wytrąca się w postaci chlorku srebra.
Uzyskane obserwacje sugerowały tworzenie się związków złożonych lub koordynacyjnych. W wewnętrznej sferze koordynacji, nazywanej również w niektórych tekstach pierwszą kulą, ligandy są bezpośrednio przyłączone do metalu centralnego.
W zewnętrznej sferze koordynacji, czasami nazywanej drugą sferą, do jonu złożonego przyłączone są inne jony. Werner otrzymał Nagrodę Nobla w 1913 roku za swoją teorię koordynacji (Wstęp do chemii koordynacyjnej, 2017).
Ta teoria koordynacji sprawia, że metale przejściowe mają dwa rodzaje wartościowości: pierwszą, określoną przez liczbę utleniania metalu, oraz drugą, zwaną liczbą koordynacyjną.
Stopień utlenienia mówi, ile wiązań kowalencyjnych można utworzyć w metalu (na przykład żelazo (II) wytwarza FeO), a liczba koordynacyjna mówi, ile wiązań koordynacyjnych może powstać w kompleksie (na przykład żelazo o numerze koordynacyjnym 4 wytwarza - i 2- ) (związki koordynacyjne, 2017).
W przypadku kobaltu ma on liczbę koordynacyjną 6. Dlatego też w eksperymentach Wernera przy dodawaniu azotanu srebra zawsze otrzymywano taką ilość chlorku srebra, jaka pozostawiłaby kobalt z sześciokoordynacją.
Wiązania koordynacyjne tego typu związków mają charakter zabarwienia.
W rzeczywistości są one odpowiedzialne za typowe zabarwienie związane z metalem (czerwone żelazo, niebieski kobalt itp.) I są ważne w badaniach spektrofotometrycznych emisji atomowej i absorpcji (Skodje, SF).
Bibliografia
- Atkins, PW (23 stycznia 2017). Wiązanie chemiczne. Odzyskany z britannica.com.
- Clark, J. (2012, wrzesień). WIĄZANIE WSPÓŁRZĘDNE (KOWALENT DATYWNY). Odzyskany z chemguide.co.uk.
- Koordynuj wiązanie kowalencyjne. (SF). Odzyskany z chemistry.tutorvista.
- Związki koordynacyjne. (2017, 20 kwietnia). Odzyskany z chem.libretexts.org.
- Wprowadzenie do chemii koordynacyjnej. (2017, 20 kwietnia). Odzyskany z chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (6 stycznia 2014). Związek koordynacyjny. Odzyskany z britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Koordynuj wiązanie kowalencyjne. Odzyskany z easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Wiązanie kowalencyjne współrzędnych: definicja i przykłady. Odzyskany z study.com.