Ковалентный координируют связь или координация связь типа связи , в которой один из атомов , прикрепленных поставок всех общих электронов.
В простой ковалентной связи каждый атом снабжает связь одним электроном. С другой стороны, в координационной связи атомы, которые отдают электрон для образования связи, называются донорным атомом, а атом, который принимает пару электронов для присоединения, называется акцепторным атомом (Clark, 2012).
Рисунок 1: представление координационной связи между донорным атомом (N) и акцептором (H).
Координационная связь представлена стрелкой, которая начинается от донорных атомов и заканчивается на акцепторном атоме (Рисунок 1). В некоторых случаях донором может быть молекула.
В этом случае атом в молекуле может отдавать электронную пару, которая будет основанием Льюиса, в то время как молекула с принимающей способностью будет кислотой Льюиса (Coordinate Covalent Bond, SF).
Координационная связь имеет характеристики, аналогичные характеристикам простой ковалентной связи. Соединения, которые имеют этот тип связи, обычно имеют низкие температуры плавления и кипения, а кулоновское взаимодействие между атомами отсутствует (в отличие от ионной связи), и соединения хорошо растворимы в воде (Atkins, 2017).
Некоторые примеры координационных ковалентных связей
Наиболее распространенный пример координационной связи - ион аммония, который образуется в результате комбинации молекулы аммиака и протона кислоты.
В аммиаке атом азота имеет неподеленную пару электронов после завершения своего октета. Подарите эту неподеленную пару иону водорода, таким образом атом азота станет донором. Атом водорода становится акцептором (Schiller, SF).
Рисунок 2: представление координационной связи иона гидроксония.
Другой распространенный пример дательной связи - образование иона гидроксония. Как и в случае с ионом аммония, свободная электронная пара молекулы воды служит донором протона, который является акцептором (рис. 2).
Однако следует отметить, что после установления координационной связи все атомы водорода, присоединенные к кислороду, в точности эквивалентны. Когда ион водорода снова распадается, нет никакого различия между выделенными атомами водорода.
Прекрасным примером кислотно-основной реакции Льюиса, иллюстрирующим образование координированной ковалентной связи, является реакция образования аддукта трифторида бора с аммиаком.
Трифторид бора - это соединение, которое не имеет структуры благородного газа вокруг атома бора. В валентной оболочке бора всего 3 пары электронов, поэтому BF3 считается электронно-дефицитным.
Неразделенная электронная пара аммиачного азота может быть использована для преодоления этого недостатка, и образуется соединение, которое включает координационную связь.
Рисунок 3: Аддукт между молекулой трифторида бора и аммиаком.
Эта пара электронов из азота передается на пустую p-орбиталь бора. Здесь аммиак - это основание Льюиса, а BF3 - это кислота Льюиса.
Координационная химия
Существует раздел неорганической химии, посвященный исключительно изучению соединений, образующих переходные металлы. Эти металлы соединяются с другими атомами или молекулами через координационные связи с образованием сложных молекул.
Эти молекулы известны как координационные соединения, а наука, изучающая их, называется координационной химией.
В этом случае вещество, связанное с металлом, которое могло бы быть донором электронов, известно как лиганд, а координационные соединения обычно называются комплексами.
К координационным соединениям относятся такие вещества, как витамин B12, гемоглобин и хлорофилл, красители и пигменты, а также катализаторы, используемые при получении органических веществ (Jack Halpern, 2014).
Примером комплексного иона может быть комплекс кобальта 2+ , которым может быть дихлораминенэтилендиамин кобальт (IV).
Координационная химия выросла из работы Альфреда Вернера, швейцарского химика, который исследовал различные соединения хлорида кобальта (III) и аммиака. После добавления соляной кислоты Вернер обнаружил, что полностью удалить аммиак невозможно. Затем он предположил, что аммиак должен быть более тесно связан с центральным ионом кобальта.
Однако при добавлении водного раствора нитрата серебра одним из образовавшихся продуктов был твердый хлорид серебра. Количество образовавшегося хлорида серебра зависело от количества молекул аммиака, связанных с хлоридом кобальта (III).
Например, когда к CoCl 3 · 6NH 3 добавляли нитрат серебра , все три хлорида превращались в хлорид серебра.
Однако, когда нитрат серебра был добавлен к CoCl 3 · 5NH 3 , только 2 из 3 хлоридов образовали хлорид серебра. Когда CoCl 3 · 4NH 3 обрабатывали нитратом серебра, один из трех хлоридов выпадал в осадок в виде хлорида серебра.
Полученные в результате наблюдения предполагали образование сложных или координационных соединений. Во внутренней координационной сфере, также называемой в некоторых текстах первой сферой, лиганды непосредственно прикреплены к центральному металлу.
Во внешней сфере координации, иногда называемой второй сферой, другие ионы присоединяются к комплексному иону. Вернер был удостоен Нобелевской премии в 1913 году за свою теорию координации (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).
Согласно этой теории координации переходные металлы имеют два типа валентности: первая валентность, определяемая степенью окисления металла, и вторая валентность, называемая координационным числом.
Степень окисления показывает, сколько ковалентных связей может быть образовано в металле (например, железо (II) дает FeO), а координационное число указывает, сколько координационных связей может быть образовано в комплексе (например, железо с координационным числом 4 дает - и 2- ) (Координационные соединения, 2017).
В случае кобальта он имеет координационное число 6. Вот почему в экспериментах Вернера при добавлении нитрата серебра всегда получалось количество хлорида серебра, которое оставило бы гексакоординированный кобальт.
Координационные связи этого типа соединений имеют свойство окрашиваться.
Фактически, они отвечают за типичное окрашивание, связанное с металлом (красное железо, синий кобальт и т. Д.), И важны для атомно-эмиссионных и абсорбционных спектрофотометрических тестов (Skodje, SF).
Ссылки
- Аткинс, PW (2017, 23 января). Химическая связь. Получено с britannica.com.
- Кларк, Дж. (2012, сентябрь). КООРДИНАТНАЯ (ДАТИВНАЯ КОВАЛЕНТНАЯ) СВЯЗЬ. Получено с сайта chemguide.co.uk.
- Координатная ковалентная связь. (СФ). Восстановил с химии.турвиста.
- Координационные соединения. (2017, 20 апреля). Восстановлено с сайта chem.libretexts.org.
- Введение в координационную химию. (2017, 20 апреля). Восстановлено с сайта chem.libretexts.org.
- Джек Халперн, Великобритания (6 января 2014 г.). Координационное соединение. Получено с britannica.com.
- Шиллер, М. (СФ). Координатное ковалентное связывание. Восстановлено с easychem.com.
- Скодье, К. (СФ). Координатная ковалентная связь: определение и примеры. Получено с сайта study.com.