Back to chapter

10.4:

Coördinatiegetal en Geometrie

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Coordination Number and Geometry

Idiomas

COMPARTILHAR

Veel overgangsmetalen vertonen meerdere oxidatiegetallen die bijdragen aan hun unieke eigenschappen, zoals kleuren. Maar hoe wordt het oxidatiegetal van het metaal bepaald? Coördinatieverbindingen zijn elektrisch neutrale soorten die bestaan uit een coördinatiecomplex en tegenionen met een primaire en secundaire valentie.De primaire valentie is het oxidatiegetal van het metaalion. Om het oxidatiegetal te vinden, begint u met het identificeren van de ladingen die worden bijgedragen door de liganden en tegenionen. Tel vervolgens de ladingen op en bepaal het oxidatiegetal van het metaalion.Als alle liganden neutraal zijn, wordt de lading van het complexe ion het oxidatiegetal van het metaalion. De secundaire valentie verwijst naar het aantal liganden dat rechtstreeks aan het centrale metaalion is gebonden, ook wel het coördinatiegetal genoemd. Hier is het coördinatiegetal van rhodium zes.Sommige metaalionen hebben slechts één coördinatiegetal. Kobalt(III)en platina(II)hebben een coördinatiegetal van 6 en 4. Voor veel metaalionen varieert het coördinatiegetal echter van 2 tot 6.De relatieve grootte van liganden en metaalionen beïnvloedt het coördinatiegetal. Zo coördineren kleinere liganden zoals fluor zes keer met ijzer(III)vergeleken met het grotere chloor, dat slechts vier keer coördineert. Negatieve ladingen die door liganden aan het metaalion worden verleend, beïnvloeden ook het coördinatiegetal.Het coördinatiegetal van nikkel(II)met neutrale watermoleculen is 6, dat wordt teruggebracht tot 4 met anionische chloride-ionen. De geometrische vorm van het complexe ion hangt gedeeltelijk af van het coördinatiegetal van een metaalion. Een complex met een coördinatiegetal van twee heeft een lineaire geometrie, waarbij twee liganden 180°uit elkaar staan aan weerszijden van het metaalion.Een complex met een coördinatiegetal 4 vertoont twee soorten geometrie op basis van het valentie-elektron in de d-subshell. Metaalionen met acht d-elektronen, zoals palladium(II)zijn vierkant vlak. Terwijl metaalionen met tien d-elektronen, zoals zink(II)een tetraëdrische geometrie vertonen.Een complex met een coördinatiegetal 6 is octaëdrisch. De zes liganden bezetten zes hoekpunten, vier liganden vormen de hoeken van een vierkant en de overige twee de vlakken boven en onder op een equivalente afstand. Een octaëder verschijnt dus als twee piramides met een gemeenschappelijke vierkante basis en acht zijden.

10.4:

Coördinatiegetal en Geometrie

For transition metal complexes, the coordination number determines the geometry around the central metal ion. Table 1 compares coordination numbers to molecular geometry. The most common structures of the complexes in coordination compounds are octahedral, tetrahedral, and square planar.

 Coordination Number  Molecular Geometry Example
2 linear    [Ag(NH3)2]+   
3 trigonal planar [Cu(CN)3]2
4   tetrahedral(d0 or d10), low oxidation states for M  [Ni(CO)4]
4 square planar (d8) [NiCl4]2−
5 trigonal bipyramidal [CoCl5]2−
5 square pyramidal [VO(CN)4]2−
6 octahedral [CoCl6]3−
7 pentagonal bipyramid [ZrF7]3−
8 square antiprism [ReF8]2−
8 dodecahedron [Mo(CN)8]4−
9 and above more complicated structures [ReH9]2−

Table 1. Coordination Numbers and Molecular Geometry.

Unlike main group atoms in which both the bonding and nonbonding electrons determine the molecular shape, the nonbonding d-electrons do not change the arrangement of the ligands. Octahedral complexes have a coordination number of six, and the six donor atoms are arranged at the corners of an octahedron around the central metal ion. Examples are shown in Figure 1. The chloride and nitrate anions in [Co(H2O)6]Cl2 and [Cr(en)3](NO3)3, and the potassium cations in K2[PtCl6], are outside the brackets and are not bonded to the metal ion.

Image1

Figure 1. Many transition metal complexes adopt octahedral geometries, with six donor atoms forming bond angles of 90° about the central atom with adjacent ligands. Note that only ligands within the coordination sphere affect the geometry around the metal center.

For transition metals with a coordination number of four, two different geometries are possible: tetrahedral or square planar. In tetrahedral complexes such as [Zn(CN)4]2− (Figure 3), each of the ligand pairs forms an angle of 109.5°. In square planar complexes, such as [Pt(NH3)2Cl2], each ligand has two other ligands at 90° angles (called the cis positions) and one additional ligand at a 180° angle, in the trans position.

Image2

Figure 2. Transition metals with a coordination number of four can adopt a tetrahedral geometry (a) as in K2[Zn(CN)4] or a square planar geometry (b) as shown in [Pt(NH3)2Cl2].

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section19.2: Coordination Chemistry of Transition Metals.