En kovalent koordinatbinding eller koordinasjonsbinding er en type binding der et av de tilknyttede atomer forsyner alle de delte elektronene.
I en enkel kovalent binding forsyner hvert atom ett elektron til bindingen. På en annen side, i en koordinasjonsbinding, kalles atomene som donerer elektronet for å danne en binding donoratom, mens atomet som aksepterer paret elektronene som skal gå sammen kalles akseptoratomet (Clark, 2012).
Figur 1: Representasjon av en koordinasjonsbinding mellom donoratom (N) og akseptor (H).
En koordinasjonsbinding er representert av en pil som starter fra giveratomene og slutter ved akseptoratomet (figur 1). I noen tilfeller kan giveren være et molekyl.
I dette tilfellet kan et atom i molekylet donere paret av elektroner, som vil være Lewis-basen, mens molekylet med den aksepterende kapasiteten vil være Lewis-syren (Coordinate Covalent Bond, SF).
En koordinasjonsbinding har egenskaper som ligner på en enkel kovalent binding. Forbindelser som har denne typen bindinger har generelt et lavt smelte- og kokepunkt, med en ikke-eksisterende coulombisk interaksjon mellom atomene (i motsetning til den ioniske bindingen) og forbindelsene er veldig løselig i vann (Atkins, 2017).
Noen eksempler på koordinere kovalente bindinger
Det vanligste eksemplet på en koordinasjonsbinding er ammoniumionet, som dannes ved kombinasjonen av et ammoniakkmolekyl og et proton fra en syre.
I ammoniakk har nitrogenatomet et ensomt par elektroner etter å ha fullført sin oktett. Doner dette ensomme paret til hydrogenionet, og dermed blir nitrogenatomet en giver. Hydrogenatom blir akseptoren (Schiller, SF).
Figur 2: representasjon av hydroniumion-koordinasjonsbindingen.
Et annet vanlig eksempel på en dativbinding er dannelsen av hydroniumionet. Som med ammoniumionet, fungerer det frie elektronparet i vannmolekylet som en giver til protonet som er akseptoren (figur 2).
Det skal imidlertid bemerkes at når koordinasjonsbindingen er blitt etablert, er alle hydrogeler festet til oksygen nøyaktig likeverdige. Når et hydrogenion brytes ned igjen, er det ingen diskriminering mellom hvilke av hydrogenene som frigjøres.
Et utmerket eksempel på en Lewis-syre-base-reaksjon, som illustrerer dannelsen av en koordinat-kovalent binding, er bortrifluorid-adduksdannelsesreaksjon med ammoniakk.
Bortrifluorid er en forbindelse som ikke har en edel gassstruktur rundt boratomet. Bor har bare 3 par elektron i valensskallet, så BF3 sies å være elektronmangel.
Det ikke delte elektronparet ammoniakknitrogen kan brukes til å overvinne den mangelen, og det dannes en forbindelse som involverer en koordinasjonsbinding.
Figur 3: Addukt mellom bortrifluoridmolekyl og ammoniakk.
Det par elektronene fra nitrogen blir gitt til borons tomme p orbitale. Her er ammoniakk Lewis-basen og BF3 er Lewis-syren.
Koordinasjonskjemi
Det er en gren av uorganisk kjemi dedikert utelukkende til studiet av forbindelser som danner overgangsmetaller. Disse metallene blir med andre atomer eller molekyler gjennom koordinasjonsbindinger for å danne komplekse molekyler.
Disse molekylene er kjent som koordinasjonsforbindelser, og vitenskapen som studerer dem kalles koordinasjonskjemi.
I dette tilfellet er stoffet som er festet til metallet, som vil være elektrondonor, kjent som en ligand og koordinasjonsforbindelser er ofte kjent som komplekser.
Koordinasjonsforbindelser inkluderer stoffer som vitamin B12, hemoglobin og klorofyll, fargestoffer og pigmenter, og katalysatorer som brukes til fremstilling av organiske stoffer (Jack Halpern, 2014).
Et eksempel på et komplekst ion vil være kobolt 2+ -komplekset, som ville være dikloraminenetylendiaminkobolt (IV).
Koordinasjonskjemi vokste ut av arbeidet til Alfred Werner, en sveitsisk kjemiker som undersøkte forskjellige forbindelser av kobolt (III) klorid og ammoniakk. Etter tilsetning av saltsyre fant Werner at ammoniakken ikke kunne fjernes fullstendig. Han foreslo da at ammoniakken skulle være nærmere bundet til den sentrale koboltjonen.
Når vandig sølvnitrat ble tilsatt, var imidlertid et av produktene som ble dannet solid sølvklorid. Mengden sølvklorid dannet var relatert til antall ammoniakkmolekyler bundet til kobolt (III) klorid.
For eksempel, når sølvnitrat ble tilsatt til CoCl 3 · 6NH 3 , alle tre klorider ble omdannet til sølvklorid.
Imidlertid, når sølvnitrat ble tilsatt til CoCl 3 · 5NH 3 , bare to av de 3 klorider dannede sølvklorid. Når CoCl 3 .4NH 3 ble behandlet med sølvnitrat, en av de tre klorider utfelt som sølvklorid.
De resulterende observasjonene antydet dannelse av komplekse forbindelser eller koordinasjonsforbindelser. I den interne koordinasjonsfæren, også referert til i noen tekster som den første sfæren, er ligandene direkte festet til det sentrale metallet.
I den ytre koordinasjonsfære, noen ganger kalt den andre sfæren, er andre ioner festet til det komplekse ionet. Werner ble tildelt Nobelprisen i 1913 for sin teori om koordinering (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).
Denne teorien om koordinasjon gjør at overgangsmetaller har to typer valens: den første valensen, bestemt av oksidasjonsnummeret til metallet, og den andre valensen kalt koordinasjonsnummer.
Oksidasjonsnummeret forteller hvor mange kovalente bindinger som kan dannes i metallet (eksempel jern (II) produserer FeO) og koordinasjonsnummeret forteller hvor mange koordinasjonsbindinger som kan dannes i komplekset (eksempel jern med koordinasjon nummer 4 produserer - og 2- ) (Koordinasjonsforbindelser, 2017).
Når det gjelder kobolt, har den et koordinasjonsnummer 6. Det var derfor i Werners eksperimenter, når du tilsetter sølvnitrat, alltid oppnådde mengden sølvklorid som ville etterlate en heksakoordinert kobolt.
Koordineringsbindingene til denne typen forbindelser har kjennetegn ved å være farget.
De er faktisk ansvarlige for den typiske fargen forbundet med et metall (jernrødt, koboltblått, etc.) og er viktige for spektrofotometriske tester av atomabsorpsjon og emisjon (Skodje, SF).
referanser
- Atkins, PW (2017, 23. januar). Kjemisk binding. Gjenopprettet fra britannica.com.
- Clark, J. (2012, september). CO-ORDINATE (DATIVE COVALENT) BINDING. Gjenopprettet fra chemguide.co.uk.
- Koordinere kovalent obligasjon. (SF). Gjenopprettet fra kjemi.tutorvista.
- Koordinasjonsforbindelser. (2017, 20. april). Gjenopprettet fra chem.libretexts.org.
- Introduksjon til koordinasjonskjemi. (2017, 20. april). Gjenopprettet fra chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (2014, 6. januar). Koordinasjonsmasse. Gjenopprettet fra britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Koordinere kovalent liming. Gjenopprettet fra easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Koordinere kovalente obligasjoner: definisjon og eksempler. Gjenopprettet fra study.com.