Wykład 11: Związki koordynacyjne
Wykład 11: Związki koordynacyjne
Definicje
Definicje
Struktura
Struktura
Nomenklatura
Nomenklatura
Izomeria
Izomeria
Ligandy chelatowe
Ligandy chelatowe
Trwałość
Trwałość
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/1 dr hab. W. Makowski
ZwiÄ…zki koordynacyjne (kompleksowe)
ZwiÄ…zki koordynacyjne (kompleksowe)
to produkty reakcji obojętnego atomu lub kationu metalu (kwasu
to produkty reakcji obojętnego atomu lub kationu metalu (kwasu
Lewisa) z anionami lub obojętnymi cząsteczkami, będącymi
Lewisa) z anionami lub obojętnymi cząsteczkami, będącymi
donorami pary elektronowej (zasadami Lewisa). W wyniku reakcji
donorami pary elektronowej (zasadami Lewisa). W wyniku reakcji
powstaje wiÄ…zanie koordynacyjne.
powstaje wiÄ…zanie koordynacyjne.
Fe2+ + 6 CN- = Fe(CN)64-
Fe2+ + 6 CN- = Fe(CN)64-
Cu2+ + 4 NH3 = Cu(NH3)42+
Cu2+ + 4 NH3 = Cu(NH3)42+
Ni + 4 CO = Ni(CO)4
Ni + 4 CO = Ni(CO)4
Ligandy: zasady Lewisa wchodzące w skład cząsteczki związku
Ligandy: zasady Lewisa wchodzące w skład cząsteczki związku
kompleksowego
kompleksowego
Liczba koordynacyjna (LK): liczba ligandów otaczających atom (lub
Liczba koordynacyjna (LK): liczba ligandów otaczających atom (lub
jon) centralny
jon) centralny
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/2 dr hab. W. Makowski
1
Struktura związków koordynacyjnych
Struktura związków koordynacyjnych
LK 2
struktura liniowa  np. [H3N Ag NH3]+, [NC Ag CN]-, [Cl Au Cl]-
LK 3
struktura trójkątna płaska  np. [HgI3]-, [Cu(CN)3)]2-
struktura piramidy trygonalnej  np. [SnCl3]-
pozorna LK 3 - struktury z ligandami mostkowymi
(AlCl3)
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/3 dr hab. W. Makowski
Struktura związków koordynacyjnych
Struktura związków koordynacyjnych
LK 4
struktura tetraedryczna  np. [Li(H2O)4]+, [BeF4]2-, [AlCl4]-
metale grup głównych, metale przejściowe o konfiguracji d0 i d10
struktura płaska kwadratowa  np. związki jonów Ni2+, Pd2+, Pt2+, Cu2+
metale przejściowe o konfiguracji d8 i d9
LK 5
struktura bipiramidy trygonalnej
struktura piramidy tetragonalnej
np. [Ni(CN)5]-
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/4 dr hab. W. Makowski
2
Struktura związków koordynacyjnych
Struktura związków koordynacyjnych
LK 6
struktura oktaedryczna  kompleksy
prawie wszystkich kationów
Mo\
liwe odkształcenia
(deformacje) oktaedru
odkształcenie odkształcenie
tetragonalne trygonalne
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/5 dr hab. W. Makowski
Nomenklatura związków koordynacyjnych
Nomenklatura związków koordynacyjnych
1. W nazwie zwiÄ…zku kompleksowego wymienia siÄ™ 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 siÄ™ nie zmienionÄ… nazwÄ™
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.
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/6 dr hab. W. Makowski
3
Nomenklatura związków koordynacyjnych
Nomenklatura związków 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
siÄ™ bez zmiany. WyjÄ…tek stanowi nazwa akwa dla czÄ…steczki wody
występującej jako ligand, amina  dla NH3, karbonyl  dla CO oraz
nitrozyl dla NO.
6. Dla oznaczenia liczby ligandów u\
ywa się przedrostków greckich
mono-, di-, tri-, tetra- itd. W przypadku ligandów o bardziej
skomplikowanej budowie nazwÄ™ ligandu ujmuje siÄ™ w nawias, przed
którym stawia się określenie bis, tris, tetrakis (dwa, trzy, cztery)
itd.
7. Je\
eli w kompleksie pojawia siÄ™ grupa mostkowa, Å‚Ä…czÄ…ca dwa atomy
stanowiÄ…ce centra koordynacyjne, poprzedza siÄ™ jej nazwÄ™ literÄ…
greckÄ… µ.
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/7 dr hab. W. Makowski
Nazwy ligandów
Nazwy ligandów
O2- okso
O2- okso
H- hydrydo lub hydro
OH- hydrokso
OH- hydrokso
NO3- azotano
S2- tio
S2- tio
ONO- nitrito-O
I- jodo
I- jodo
NO2- nitrito-N
Br- bromo
Br- bromo
SO42- siarczano
Cl- chloro
Cl- chloro
S2O32- tiosiarczano
F- fluoro
F- fluoro
NH2- amido
CO32- węglano
CO32- węglano
NH2- imido
CN- cyjano
CN- cyjano
NH3 amina
C2O42- szczawiano
C2O42- szczawiano
H2O akwa
SCN- tiocyjaniano
SCN- tiocyjaniano
CO karbonyl
O22- perokso
O22- perokso
NO nitrozyl
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/8 dr hab. W. Makowski
4
Nomenklatura związków koordynacyjnych  przykłady
Nomenklatura związków koordynacyjnych  przykłady
K4[Fe(CN)6] heksacyjano\
elazian(II) potasu
K4[Fe(CN)6] heksacyjano\
elazian(II) potasu
K3[Fe(CN)6] heksacyjano\
elazian(III) potasu
K3[Fe(CN)6] heksacyjano\
elazian(III) potasu
Na2[Fe(CN)5NO] pentacyjanonitrozyl\
elazian(III) sodu
Na2[Fe(CN)5NO] pentacyjanonitrozyl\
elazian(III) sodu
Na3[Ag(S2O3)2] di(tiosiarczano)srebrzan(l) sodu
Na3[Ag(S2O3)2] di(tiosiarczano)srebrzan(l) sodu
[Co(NH3)6]Cl3 chlorek heksaaminakobaltu(III)
[Co(NH3)6]Cl3 chlorek heksaaminakobaltu(III)
[Cr(H2O)6]Cl3 chlorek heksaakwachromu(III)
[Cr(H2O)6]Cl3 chlorek heksaakwachromu(III)
[CoCl2(NH3)4]+ kation tetraaminadichlorokobaltu(III)
[CoCl2(NH3)4]+ kation tetraaminadichlorokobaltu(III)
[PtCl4]2- anion tetrachloroplatynianowy(II)
[PtCl4]2- anion tetrachloroplatynianowy(II)
[PtCl2(NH3)2] diaminadichloroplatyna(II)
[PtCl2(NH3)2] diaminadichloroplatyna(II)
Fe(CO)5 pentakarbonyl\
elazo(0)
Fe(CO)5 pentakarbonyl\
elazo(0)
[(NH3)5Cr(OH)Cr(NH3)5]Cl5 pentachlorek µ-hydrokso-
[(NH3)5Cr(OH)Cr(NH3)5]Cl5 pentachlorek µ-hydrokso-
bis(pentaaminachromu)
bis(pentaaminachromu)
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/9 dr hab. W. Makowski
Izomeria związków koordynacyjnych
Izomeria związków koordynacyjnych
Izomeria strukturalna
Izomeria strukturalna
1. Izomeria jonowa
1. Izomeria jonowa
[Co(NH3)5Br]SO4 ciemnofioletowy
[Co(NH3)5Br]SO4 ciemnofioletowy
[Co(NH3)5SO4]Br czerwony
[Co(NH3)5SO4]Br czerwony
2. Izomeria hydratacyjna
2. Izomeria hydratacyjna
[Cr(H2O)6]Cl3 fioletowy
[Cr(H2O)6]Cl3 fioletowy
[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O niebieskozielony
[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O niebieskozielony
[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O zielony
[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O zielony
3. Izomeria koordynacyjna
3. Izomeria koordynacyjna
[Co(NH3)6][Cr(CN)6] oraz [Cr(NH3)6][Co(CN)6]
[Co(NH3)6][Cr(CN)6] oraz [Cr(NH3)6][Co(CN)6]
4. Izomeria wiÄ…zaniowa
4. Izomeria wiÄ…zaniowa
[Co(NH3)5ONO]2+ kation pentaamina(nitrito-O)kobaltu(III)
[Co(NH3)5ONO]2+ kation pentaamina(nitrito-O)kobaltu(III)
[Co(NH3)5NO2]2+ kation pentaamina(nitrito-N)kobaltu(III)
[Co(NH3)5NO2]2+ kation pentaamina(nitrito-N)kobaltu(III)
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/10 dr hab. W. Makowski
5
Izomeria związków koordynacyjnych
Izomeria związków koordynacyjnych
Stereoizomeria - izomeria geometryczna cis-trans
Stereoizomeria - izomeria geometryczna cis-trans
cis-[Pt(NH3)2Cl2]
trans-[Pt(NH3)2Cl2]
cis-[Co(NH3)4Cl2]
trans-[Co(NH3)4Cl2]
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/11 dr hab. W. Makowski
Izomeria związków koordynacyjnych
Izomeria związków koordynacyjnych
Stereoizomeria - izomeria geometryczna fac-mer
Stereoizomeria - izomeria geometryczna fac-mer
fac-[Co(NH3)3Cl3] mer-[Co(NH3)3Cl3]
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/12 dr hab. W. Makowski
6
Izomeria związków koordynacyjnych
Izomeria związków koordynacyjnych
Stereoizomeria - izomeria optyczna
Stereoizomeria - izomeria optyczna
L-L  ligand
dwukleszczowy
etylenodiamina
(en)
[Co(en)3]3+
cis-[Co(en)2Cl2]+
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/13 dr hab. W. Makowski
Ligandy chelatowe dwukleszczowe
Ligandy chelatowe dwukleszczowe
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/14 dr hab. W. Makowski
7
Ligandy chelatowe wielokleszczowe
Ligandy chelatowe wielokleszczowe
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/15 dr hab. W. Makowski
Przykłady kompleksów chelatowych
Przykłady kompleksów chelatowych
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/16 dr hab. W. Makowski
8
Stałe trwałości związków kompleksowych
Stałe trwałości związków kompleksowych
Stałe stopniowe
Stałe stopniowe
[Ni(H2O)6]2+ + NH3 (aq) = [Ni(H2O)6 NH3]2+ + H2O
[Ni(H2O)6]2+ + NH3 (aq) = [Ni(H2O)6 NH3]2+ + H2O
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/17 dr hab. W. Makowski
Stałe trwałości związków kompleksowych
Stałe trwałości związków kompleksowych
Stałe skumulowane
Stałe skumulowane
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/18 dr hab. W. Makowski
9
Trwałość związków koordynacyjnych
Trwałość związków koordynacyjnych
wartości stopniowych stałych równowagi Ki maleją ze
wzrostem liczby ligandów
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/19 dr hab. W. Makowski
Trwałość kompleksów chelatowych
Trwałość kompleksów chelatowych
Większa trwałość jonu kompleksowego [Ni(en)3]2+
Większa trwałość jonu kompleksowego [Ni(en)3]2+
wynika z większego wzrostu entropii układu w drugiej reakcji
wynika z większego wzrostu entropii układu w drugiej reakcji
Wydział Chemii UJ Podstawy chemii - wykład 11/20 dr hab. W. Makowski
10