Kovalenttinen koordinoida sidos tai koordinointi sidos on eräänlainen sidos, jossa yksi liitteenä atomien toimittaa kaikki yhteisiä elektroneja.
Yksinkertaisessa kovalenttisessa sidoksessa kukin atomi toimittaa yhden elektronin sidokseen. Toisaalta, koordinaatiosidoksessa atomeja, jotka luovuttavat elektronin sidoksen muodostamiseksi, kutsutaan luovuttajaatomiksi, kun taas atomia, joka hyväksyy elektroniparin liittyäkseen, kutsutaan hyväksyntäatomiksi (Clark, 2012).
Kuvio 1: koordinaattorisidoksen esitys luovuttajaatomin (N) ja vastaanottajan (H) välillä.
Koordinaatiosidosta edustaa nuoli, joka alkaa luovuttajaatomista ja päättyy vastaanottajaatomiin (kuva 1). Joissakin tapauksissa luovuttaja voi olla molekyyli.
Tässä tapauksessa molekyylin atomi voi luovuttaa elektroniparin, joka olisi Lewisin emäs, kun taas molekyyli, jolla on hyväksymiskapasiteetti, olisi Lewisin happo (Coordinate Covalent Bond, SF).
Koordinaatiosidoksella on samanlaisia ominaisuuksia kuin yksinkertaisella kovalenttisella sidoksella. Yhdisteillä, joilla on tämän tyyppinen sidos, on yleensä matala sulamis- ja kiehumispiste, ja atomien välillä ei ole oleellista coulombista vuorovaikutusta (toisin kuin ioninen sidos) ja yhdisteet ovat erittäin liukoisia veteen (Atkins, 2017).
Joitakin esimerkkejä koordinaattisista kovalenttisista sidoksista
Yleisin esimerkki koordinaatiosidosta on ammoniumioni, joka muodostuu yhdistämällä ammoniakkimolekyyli ja hapon protoni.
Ammoniakassa typpiatomissa on yksinäinen elektronipari sen jälkeen, kun se on tehnyt oktettinsa. Lahjoita tämä yksinäinen pari vetyionille, jolloin typpiatomista tulee luovuttaja. Vetyatomista tulee vastaanottaja (Schiller, SF).
Kuvio 2: hydroniumioni-koordinaatiosidoksen esitys.
Toinen yleinen esimerkki aktiivisesta sidoksesta on hydroniumionin muodostuminen. Kuten ammoniumionilla, vesimolekyylin vapaa elektronipari toimii luovuttajana protonille, joka on vastaanottaja (kuva 2).
On kuitenkin huomattava, että kun koordinaatiosidos on muodostettu, kaikki happeaan kiinnittyneet vetyat ovat täsmälleen ekvivalentteja. Kun vetyioni hajoaa uudelleen, ei ole mitään eroa siitä, mikä vety vapautuu.
Erinomainen esimerkki Lewisin happo-emäsreaktiosta, joka kuvaa koordinaattikovalenttisen sidoksen muodostumista, on booritrifluoridiadduktien muodostumisreaktio ammoniakin kanssa.
Booritrifluoridi on yhdiste, jolla ei ole jalokaasurakennetta booriatomin ympärillä. Boorin valenssikuoressa on vain 3 paria elektroneja, joten BF3: n sanotaan olevan elektronipuutos.
Ammoniakin typen jakamatonta elektroniparia voidaan käyttää tämän puutteen voittamiseen, ja muodostuu yhdiste, joka sisältää koordinaatiosidoksen.
Kuvio 3: Addukti booritrifluoridimolekyylin ja ammoniakin välillä.
Tämä pari typpeä sisältäviä elektroneja luovutetaan boorin tyhjään p-orbitaaliin. Täällä ammoniakki on Lewisin emäs ja BF3 on Lewisin happo.
Koordinointikemia
On epäorgaanisen kemian haara, joka on omistettu yksinomaan siirtymämetalleja muodostavien yhdisteiden tutkimiseen. Nämä metallit liittyvät muihin atomiin tai molekyyleihin koordinaatiosidosten kautta muodostaen monimutkaisia molekyylejä.
Näitä molekyylejä kutsutaan koordinaatioyhdisteiksi ja niitä tutkittavaa tiedettä kutsutaan koordinaatiokemiaksi.
Tässä tapauksessa metalliin kiinnittynyt aine, joka olisi elektronidonori, tunnetaan ligandina ja koordinaatioyhdisteet tunnetaan yleisesti komplekseina.
Koordinointiyhdisteitä ovat aineet, kuten B12-vitamiini, hemoglobiini ja klorofylli, väriaineet ja pigmentit sekä orgaanisten aineiden valmistuksessa käytetyt katalyytit (Jack Halpern, 2014).
Esimerkki kompleksi-ionista olisi koboltti 2+ -kompleksi, joka olisi dikloorimetyleenidiamiiniamiinikoboltti (IV).
Koordinointikemia kasvoi sveitsiläisen kemian Alfred Wernerin työstä, joka tutki koboltti (III) kloridin ja ammoniakin erilaisia yhdisteitä. Suolahapon lisäämisen jälkeen Werner havaitsi, että ammoniakkia ei voitu poistaa kokonaan. Sitten hän ehdotti, että ammoniakki tulisi sitoutua tiiviimmin keskikoboltti-ioniin.
Kun vesipitoista hopeanitraattia lisättiin, yksi muodostuneista tuotteista oli kiinteää hopeakloridia. Muodostuneen hopeakloridin määrä suhteutettiin koboltti (III) kloridiin sitoutuneiden ammoniakkimolekyylien lukumäärään.
Esimerkiksi, kun hopeanitraattia lisättiin CoCl 3 · 6NH 3, kaikki kolme kloridien muunnettiin hopeakloridi.
Kuitenkin, kun hopeanitraattia lisättiin CoCl 3 · 5NH 3, vain 2 3 klorideja muodostunut hopeakloridi. Kun CoCl 3.4NH 3, käsiteltiin hopeanitraatilla, yksi kolmesta kloridien saostunut hopeakloridi.
Tuloksena olevat havainnot ehdottivat kompleksien tai koordinaatioyhdisteiden muodostumista. Sisäisessä koordinaatiopallossa, johon joissakin tekstissä viitataan myös ensimmäisenä pallona, ligandit on kiinnitetty suoraan keskimetalliin.
Koordinaation ulkokehällä, jota kutsutaan joskus toiseksi palloksi, kompleksi-ioniin kiinnittyvät muut ionit. Werner sai Nobel-palkinnon vuonna 1913 koordinaatioteoriastaan (Johdatus koordinaatiokemiaan, 2017).
Tämä koordinaatioteoria tekee siirtymämetalleista kahden tyyppisiä valensseja: ensimmäinen valenssi, määritettynä metallin hapetusluvulla, ja toinen valenssi, jota kutsutaan koordinaatiolukuksi.
Hapetusluku kertoo kuinka monta kovalenttista sidosta voi muodostua metalliin (esimerkki rauta (II) tuottaa FeO: ta) ja koordinaatioluku kertoo kuinka monta koordinaatiosidosta voi muodostua kompleksissa (esimerkki rauta koordinaatioluvulla 4 tuottaa - ja 2-) (koordinaatioyhdisteet, 2017).
Koboltin tapauksessa sillä on koordinaatio numero 6. Siksi Wernerin kokeissa, kun lisättiin hopeanitraattia, saatiin aina hopeakloridin määrä, joka jättäisi heksakoordinoidun koboltin.
Tämän tyyppisten yhdisteiden koordinaatiosidoksilla on ominaisuus olla värillisiä.
Itse asiassa ne ovat vastuussa metallin tyypillisestä värityksestä (punainen rauta, sininen koboltti jne.) Ja ovat tärkeitä atomiemissio- ja absorptiospektrofotometrisissä testeissä (Skodje, SF).
Viitteet
- Atkins, PW (2017, 23. tammikuuta). Kemiallinen sitoutuminen. Palautettu osoitteesta britannica.com.
- Clark, J. (2012, syyskuu). YHTEINEN (DATIIVINEN KOKOLENTTI) SITOUMINEN. Palautettu kemguide.co.uk.
- Koordinoiva kovalenttinen joukkovelkakirjalaina. (SF). Palautettu kemikaalista.tutorvista.
- Koordinointiyhdisteet. (2017, 20. huhtikuuta). Palautettu osoitteesta chem.libretexts.org.
- Johdatus koordinaatiokemiaan. (2017, 20. huhtikuuta). Palautettu osoitteesta chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (2014, 6. tammikuuta). Koordinointiyhdiste. Palautettu osoitteesta britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Koordinoiva kovalenttinen liimaus. Palautettu osoitteesta easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Covalent Covalent Bond: Määritelmä ja esimerkit. Palautettu tutkimuksesta.com.