1

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/1

dr hab. W. Makowski

Wyk

Wyk

ł

ł

ad 11: Zwi

ad 11: Zwi

ą

ą

zki koordynacyjne

zki koordynacyjne

Definicje

Definicje

Struktura

Struktura

Nomenklatura

Nomenklatura

Izomeria

Izomeria

Ligandy

Ligandy

chelatowe

chelatowe

Trwa

Trwa

ł

ł

o

o

ść

ść

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/2

dr hab. W. Makowski

Zwi

Zwi

ą

ą

zki koordynacyjne (kompleksowe)

zki koordynacyjne (kompleksowe)

to produkty reakcji oboj

to produkty reakcji oboj

ę

ę

tnego atomu lub kationu metalu (

tnego atomu lub kationu metalu (

kwasu

kwasu

Lewisa

Lewisa

) z anionami lub oboj

) z anionami lub oboj

ę

ę

tnymi cz

tnymi cz

ą

ą

steczkami, b

steczkami, b

ę

ę

d

d

ą

ą

cymi

cymi

donorami pary elektronowej (

donorami pary elektronowej (

zasadami Lewisa

zasadami Lewisa

). W wyniku reakcji

). W wyniku reakcji

powstaje wi

powstaje wi

ą

ą

zanie koordynacyjne.

zanie koordynacyjne.

Fe

Fe

2+

2+

+ 6 CN

+ 6 CN

-

-

= Fe(CN)

= Fe(CN)

6

6

4

4

-

-

Cu

Cu

2+

2+

+ 4 NH

+ 4 NH

3

3

= Cu(NH

= Cu(NH

3

3

)

)

4

4

2+

2+

Ni + 4 CO = Ni(CO)

Ni + 4 CO = Ni(CO)

4

4

Ligandy

Ligandy

: zasady Lewisa wchodz

: zasady Lewisa wchodz

ą

ą

ce w sk

ce w sk

ł

ł

ad cz

ad cz

ą

ą

steczki zwi

steczki zwi

ą

ą

zku

zku

kompleksowego

kompleksowego

Liczba koordynacyjna

Liczba koordynacyjna

(LK): liczba ligand

(LK): liczba ligand

ó

ó

w otaczaj

w otaczaj

ą

ą

cych atom (lub

cych atom (lub

jon) centralny

jon) centralny

2

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/3

dr hab. W. Makowski

Struktura zwi

Struktura zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

struktura piramidy trygonalnej – np. [SnCl

3

]

-

LK 2

struktura liniowa – np. [H

3

N–Ag–NH

3

]

+

, [NC–Ag–CN]

-

, [Cl–Au–Cl]

-

LK 3

struktura trójkątna płaska – np. [HgI

3

]

-

, [Cu(CN)

3

)]

2-

pozorna LK 3

- struktury z ligandami mostkowymi

(AlCl

3

)

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/4

dr hab. W. Makowski

Struktura zwi

Struktura zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

LK 4

struktura tetraedryczna – np. [Li(H

2

O)

4

]

+

, [BeF

4

]

2-

, [AlCl

4

]

-

metale grup głównych, metale przejściowe o konfiguracji

d0 i d10

struktura płaska kwadratowa – np. związki jonów Ni

2+

, Pd

2+

, Pt

2+

, Cu

2+

metale przejściowe o konfiguracji

d8 i d9

LK 5

struktura bipiramidy trygonalnej

struktura piramidy tetragonalnej

np. [Ni(CN)

5

]

-

3

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/5

dr hab. W. Makowski

Struktura zwi

Struktura zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

LK 6

struktura oktaedryczna – kompleksy
prawie wszystkich kationów

odkształcenie
tetragonalne

odkształcenie
trygonalne

Możliwe odkształcenia
(deformacje) oktaedru

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/6

dr hab. W. Makowski

Nomenklatura zwi

Nomenklatura zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

1. W nazwie związku kompleksowego wymienia się najpierw ligandy, a

następnie atom centralnego. We wzorach zachowuje się porządek
odwrotny.

2. Stopień utlenienia atomu centralnego podaje się umieszczając po

nazwie kompleksu cyfrę rzymską ujętą w nawias okrągły.

3. W przypadku związków zawierających aniony kompleksowe do

nazwy atomu centralnego dodaje się końcówkę -an lub -ian. W
kompleksach kationowych podaje się nie zmienioną nazwę
pierwiastka.

4. Ligandy, zarówno w nazwie jak i we wzorze, wymienia się w

porządku alfabetycznym. Przy ustalaniu kolejności nie uwzględnia
się przedrostków liczbowych określających liczbę danego rodzaju
ligandów.

4

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/7

dr hab. W. Makowski

Nomenklatura zwi

Nomenklatura zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

5. Nazwy ligandów anionowych kończą się na o. W przypadku anionów

nieorganicznych, których nazwy zawierają przedrostki liczbowe,
ujmuje się ich nazwę w nawias. Nazwy ligandów obojętnych stosuje
się bez zmiany. Wyjątek stanowi nazwa

akwa

dla cząsteczki wody

występującej jako ligand,

amina

– dla NH

3

,

karbonyl

– dla CO oraz

nitrozyl

dla NO.

6. Dla oznaczenia liczby ligandów używa się przedrostków greckich

mono-, di-, tri-, tetra- itd. W przypadku ligandów o bardziej
skomplikowanej budowie nazwę ligandu ujmuje się w nawias, przed
którym stawia się określenie bis, tris, tetrakis (dwa, trzy, cztery)
itd.

7. Jeżeli w kompleksie pojawia się grupa mostkowa, łącząca dwa atomy

stanowiące centra koordynacyjne, poprzedza się jej nazwę literą
grecką

µ

.

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/8

dr hab. W. Makowski

Nazwy ligand

Nazwy ligand

ó

ó

w

w

O

O

2

2

-

-

okso

okso

OH

OH

-

-

hydrokso

hydrokso

S

S

2

2

-

-

tio

tio

I

I

-

-

jodo

jodo

Br

Br

-

-

bromo

bromo

Cl

Cl

-

-

chloro

chloro

F

F

-

-

fluoro

fluoro

CO

CO

3

3

2

2

-

-

w

w

ę

ę

glano

glano

CN

CN

-

-

cyjano

cyjano

C

C

2

2

O

O

4

4

2

2

-

-

szczawiano

szczawiano

SCN

SCN

-

-

tiocyjaniano

tiocyjaniano

O

O

2

2

2

2

-

-

perokso

perokso

H-

hydrydo lub hydro

NO

3

-

azotano

ONO

-

nitrito-

O

NO

2

-

nitrito-

N

SO

4

2-

siarczano

S

2

O

3

2-

tiosiarczano

NH

2

-

amido

NH

2-

imido

NH

3

amina

H

2

O

akwa

CO

karbonyl

NO

nitrozyl

5

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/9

dr hab. W. Makowski

Nomenklatura zwi

Nomenklatura zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

–

–

przyk

przyk

ł

ł

ady

ady

K

K

4

4

[Fe(CN)

[Fe(CN)

6

6

]

]

K

K

3

3

[Fe(CN)

[Fe(CN)

6

6

]

]

Na

Na

2

2

[Fe(CN)

[Fe(CN)

5

5

NO]

NO]

Na

Na

3

3

[Ag(S

[Ag(S

2

2

O

O

3

3

)

)

2

2

]

]

[Co(NH

[Co(NH

3

3

)

)

6

6

]Cl

]Cl

3

3

[Cr(H

[Cr(H

2

2

O)

O)

6

6

]Cl

]Cl

3

3

[CoCl

[CoCl

2

2

(NH

(NH

3

3

)

)

4

4

]

]

+

+

[PtCl

[PtCl

4

4

]

]

2

2

-

-

[PtCl

[PtCl

2

2

(NH

(NH

3

3

)

)

2

2

]

]

Fe(CO)

Fe(CO)

5

5

[(NH

[(NH

3

3

)

)

5

5

Cr(OH)Cr(NH

Cr(OH)Cr(NH

3

3

)

)

5

5

]Cl

]Cl

5

5

heksacyjano

heksacyjano

ż

ż

elazian(II

elazian(II

) potasu

) potasu

heksacyjano

heksacyjano

ż

ż

elazian(III

elazian(III

) potasu

) potasu

pentacyjanonitrozyl

pentacyjanonitrozyl

ż

ż

elazian(III

elazian(III

) sodu

) sodu

di(tiosiarczano)srebrzan(l

di(tiosiarczano)srebrzan(l

) sodu

) sodu

chlorek

chlorek

heksaaminakobaltu(III

heksaaminakobaltu(III

)

)

chlorek

chlorek

heksaakwachromu(III

heksaakwachromu(III

)

)

kation

kation

tetraaminadichlorokobaltu(III

tetraaminadichlorokobaltu(III

)

)

anion

anion

tetrachloroplatynianowy(II

tetrachloroplatynianowy(II

)

)

diaminadichloroplatyna(II

diaminadichloroplatyna(II

)

)

pentakarbonyl

pentakarbonyl

ż

ż

elazo(0)

elazo(0)

pentachlorek

pentachlorek

µ

µ

-

-

hydrokso

hydrokso

-

-

bis(pentaaminachromu

bis(pentaaminachromu

)

)

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/10

dr hab. W. Makowski

Izomeria zwi

Izomeria zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

Izomeria strukturalna

Izomeria strukturalna

1.

1.

Izomeria jonowa

Izomeria jonowa

[Co(NH

[Co(NH

3

3

)

)

5

5

Br]SO

Br]SO

4

4

ciemnofioletowy

ciemnofioletowy

[Co(NH

[Co(NH

3

3

)

)

5

5

SO

SO

4

4

]Br

]Br

czerwony

czerwony

2.

2.

Izomeria hydratacyjna

Izomeria hydratacyjna

[Cr(H

[Cr(H

2

2

O)

O)

6

6

]Cl

]Cl

3

3

fioletowy

fioletowy

[Cr(H

[Cr(H

2

2

O)

O)

5

5

Cl]Cl

Cl]Cl

2

2

·

·

H

H

2

2

O

O

niebieskozielony

niebieskozielony

[Cr(H

[Cr(H

2

2

O)

O)

4

4

Cl

Cl

2

2

]Cl

]Cl

·

·

2H

2H

2

2

O

O

zielony

zielony

3.

3.

Izomeria koordynacyjna

Izomeria koordynacyjna

[Co(NH

[Co(NH

3

3

)

)

6

6

][Cr(CN)

][Cr(CN)

6

6

] oraz [Cr(NH

] oraz [Cr(NH

3

3

)

)

6

6

][Co(CN)

][Co(CN)

6

6

]

]

4.

4.

Izomeria

Izomeria

wi

wi

ą

ą

zaniowa

zaniowa

[Co(NH

[Co(NH

3

3

)

)

5

5

ONO]

ONO]

2+

2+

kation

kation

pentaamina(nitrito

pentaamina(nitrito

-

-

O)kobaltu(III

O)kobaltu(III

)

)

[Co(NH

[Co(NH

3

3

)

)

5

5

NO

NO

2

2

]

]

2+

2+

kation

kation

pentaamina(nitrito

pentaamina(nitrito

-

-

N)kobaltu(III

N)kobaltu(III

)

)

6

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/11

dr hab. W. Makowski

Izomeria zwi

Izomeria zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

Stereoizomeria

Stereoizomeria

-

-

izomeria geometryczna

izomeria geometryczna

cis

cis

-

-

trans

trans

cis-

[Co(NH

3

)

4

Cl

2

]

trans-

[Co(NH

3

)

4

Cl

2

]

cis

-[Pt(NH

3

)

2

Cl

2

]

trans

-[Pt(NH

3

)

2

Cl

2

]

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/12

dr hab. W. Makowski

Izomeria zwi

Izomeria zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

Stereoizomeria

Stereoizomeria

-

-

izomeria geometryczna

izomeria geometryczna

fac

fac

-

-

mer

mer

mer

-[Co(NH

3

)

3

Cl

3

]

fac

-[Co(NH

3

)

3

Cl

3

]

7

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/13

dr hab. W. Makowski

Izomeria zwi

Izomeria zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

Stereoizomeria

Stereoizomeria

-

-

izomeria optyczna

izomeria optyczna

L-L – ligand

dwukleszczowy

etylenodiamina

(en)

cis-

[Co(en)

2

Cl

2

]

+

[Co(en)

3

]

3+

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/14

dr hab. W. Makowski

Ligandy

Ligandy

chelatowe

chelatowe

dwukleszczowe

dwukleszczowe

8

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/15

dr hab. W. Makowski

Ligandy

Ligandy

chelatowe

chelatowe

wielokleszczowe

wielokleszczowe

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/16

dr hab. W. Makowski

Przyk

Przyk

ł

ł

ady kompleks

ady kompleks

ó

ó

w

w

chelatowych

chelatowych

9

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/17

dr hab. W. Makowski

Sta

Sta

ł

ł

e trwa

e trwa

ł

ł

o

o

ś

ś

ci zwi

ci zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w kompleksowych

w kompleksowych

Sta

Sta

ł

ł

e stopniowe

e stopniowe

[Ni(H

[Ni(H

2

2

O)

O)

6

6

]

]

2+

2+

+ NH

+ NH

3

3

(

(

aq

aq

)

)

= [Ni(H

= [Ni(H

2

2

O)

O)

6

6

NH

NH

3

3

]

]

2+

2+

+ H

+ H

2

2

O

O

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/18

dr hab. W. Makowski

Sta

Sta

ł

ł

e trwa

e trwa

ł

ł

o

o

ś

ś

ci zwi

ci zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w kompleksowych

w kompleksowych

Sta

Sta

ł

ł

e skumulowane

e skumulowane

10

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/19

dr hab. W. Makowski

Trwa

Trwa

ł

ł

o

o

ść

ść

zwi

zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w koordynacyjnych

w koordynacyjnych

wartości stopniowych stałych równowagi

K

i

maleją ze

wzrostem liczby ligandów

Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/20

dr hab. W. Makowski

Trwa

Trwa

ł

ł

o

o

ść

ść

kompleks

kompleks

ó

ó

w

w

chelatowych

chelatowych

Wi

Wi

ę

ę

ksza trwa

ksza trwa

ł

ł

o

o

ść

ść

jonu kompleksowego [Ni(en)

jonu kompleksowego [Ni(en)

3

3

]

]

2+

2+

wynika z wi

wynika z wi

ę

ę

kszego wzrostu entropii uk

kszego wzrostu entropii uk

ł

ł

adu w drugiej reakcji

adu w drugiej reakcji