Θεωρία του Βέρνερ

Ο Werner, ένας γνωστός επιστήμονας, πρότεινε τη θεωρία του για τις ενώσεις συντονισμού το 1823, η οποία περιγράφει τον σχηματισμό και τη δομή σύνθετων ενώσεων και αργότερα ονομάστηκε Werner's Theory of Coordinate Compounds.

Του δόθηκε το βραβείο Νόμπελ για αυτή τη θεωρία και είναι επίσης γνωστός ως «Πατέρας της Χημείας Συντονισμού».

Τα σημαντικά αξιώματα της θεωρίας του Werner είναι τα εξής:

• Τα κεντρικά άτομα μετάλλου ή μετάλλου στις ενώσεις συντονισμού έχουν δύο μορφές σθένους που είναι το πρωτογενές σθένος και το δευτερεύον σθένος. Η κατάσταση οξείδωσης αντιστοιχεί στο πρωτεύον σθένος, ενώ ο αριθμός συντεταγμένων αντιστοιχεί στο δευτερεύον σθένος.
• Κάθε άτομο μετάλλου έχει έναν σταθερό αριθμό δευτερευόντων σθένους, όπως έχει έναν σταθερό αριθμό συντεταγμένων.
• Το άτομο μετάλλου ικανοποιεί τόσο το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον σθένος του. Τα αρνητικά ιόντα ικανοποιούν τα πρωτεύοντα σθένη, αλλά τα ουδέτερα μόρια ή τα αρνητικά ιόντα ικανοποιούν τα δευτερεύοντα σθένη.
• Τα δευτερεύοντα σθένη κατευθύνονται πάντα προς μια συγκεκριμένη θέση στο χώρο, με αποτέλεσμα τον προσδιορισμό της γεωμετρίας της ένωσης συντεταγμένων. Για παράδειγμα:Τα δευτερεύοντα σθένη ενός μεταλλικού ιόντος ομαδοποιούνται οκταεδρικά γύρω από το κεντρικό μεταλλικό ιόν εάν έχει έξι από αυτά. Εάν το μεταλλικό ιόν περιέχει τέσσερα δευτερεύοντα σθένη, αυτά οργανώνονται σε τετραεδρικό ή τετράγωνο επίπεδο σχέδιο γύρω από το κεντρικό μεταλλικό ιόν. Η στερεοχημεία του μιγαδικού ιόντος καθορίζεται επομένως από το δευτερεύον σθένος ενώ το πρωτεύον σθένος είναι μη κατευθυντικό.

Σώμα

Παραδείγματα που βασίζονται στην εξήγηση των θεμάτων της θεωρίας του Werner

Ακολουθούν οι δομές διαφόρων αμινών κοβαλτίου που βασίζονται στη θεωρία των ενώσεων συντονισμού του Werner

Το κοβάλτιο έχει ένα πρωτεύον σθένος 3 και ένα δευτερεύον σθένος (αριθμός συντονισμού) έξι. Τα δευτερεύοντα σθένη απεικονίζονται με παχιές γραμμές, ενώ τα κύρια σθένη αντιπροσωπεύονται με διακεκομμένες γραμμές.

Σύμπλεγμα CoCl3.6NH3:Ο αριθμός συντονισμού του Co σε αυτήν την ένωση είναι 6, και τα έξι δευτερεύοντα σθένη συναντώνται από μόρια αμμωνίας. Τα ιόντα Cl- ικανοποιούν τα τρία κύρια σθένη. Αυτά έχουν μη κατευθυντικό χαρακτήρα. Όταν προστίθεται νιτρικός άργυρος, αυτά τα ιόντα χλωρίου καθιζάνουν αμέσως. Σε αυτό το σενάριο, υπάρχουν τέσσερα ιόντα:τρία ιόντα χλωρίου και ένα σύμπλοκο ιόν. Κατά τη σύνταξη του τύπου της ένωσης, τα κεντρικά ιόντα και τα ουδέτερα μόρια ή ιόντα που ικανοποιούν δευτερεύοντα σθένη περικλείονται σε αγκύλες. Επομένως, το σύμπλεγμα μπορεί να γραφτεί ως [Co(NH3 )6]Cl3  και απεικονίζεται στην εικ.

Σύμπλοκο CoCl3.5NH3:Ο αριθμός συντονισμού του κοβαλτίου σε αυτήν την ένωση είναι επίσης 6, αλλά ο αριθμός των μορίων NH3 μειώνεται σε 5 από 6 και μια εναπομένουσα σχισμή καταλαμβάνεται τώρα από ιόντα χλωρίου. Επειδή έχει και πρωτογενές και δευτερεύον σθένος, αυτό το ιόν χλωρίου παρουσιάζει διπλή συμπεριφορά. Στο σχήμα, το δευτερεύον σθένος αντιπροσωπεύεται από μια πλήρη γραμμή, ενώ το κύριο σθένος αντιπροσωπεύεται από μια διακεκομμένη γραμμή.

Αυτή η δομή ικανοποιεί τα τρία κύρια και έξι δευτερεύοντα σθένη του κοβαλτίου. Ως αποτέλεσμα, το σύμπλοκο που σχηματίζεται μπορεί να γραφτεί ως [CoCl(NH3)5]Cl2 με πέντε μόρια αμμωνίας και ένα ιόν χλωρίου μέσα στις αγκύλες και δύο ιόντα χλωρίου έξω από τις αγκύλες.

Σύμπλεγμα CoCl3.4NH3:Δύο ιόντα χλωρίου σε αυτήν την ένωση επιδεικνύουν διπλή συμπεριφορά, ικανοποιώντας τόσο το Πρωτεύον όσο και το Δευτερογενές Σθένος. Αυτή η ένωση θα καταβυθίσει AgNO3, που αντιστοιχεί σε ένα ιόν Cl- και ο συνολικός αριθμός των ιόντων, σε αυτή την περίπτωση είναι δύο. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να γραφτεί ως [CoCl2(NH3)4]Cl.

Σύμπλεγμα CoCl3.3NH3:Σε αυτό το μόριο, τρία ιόντα χλωρίου ικανοποιούν το πρωτογενές και επίσης δευτερογενές σθένος. Σε θερμοκρασία δωματίου, ο νιτρικός άργυρος δεν καθιζάνει Cl-. Ως εκ τούτου, η σύνθετη ένωση συμπεριφέρεται ως ουδέτερο μη αγώγιμο μόριο. Μπορεί να γραφτεί ως [CoCl3(NH3)3].

ισομερή σε ενώσεις συντονισμού και Θεωρία Werner

Ο Werner έστρεψε την προσοχή του στις γεωμετρικές διαμορφώσεις των συντονισμένων ομάδων γύρω από το κεντρικό κατιόν και εξήγησε αποτελεσματικά την προέλευση του οπτικού και γεωμετρικού ισομερισμού αυτών των ενώσεων. Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα:

[CoCl2(NH3)4]Cl:Ο Werner δήλωσε ότι υπάρχουν τρεις θεωρητικές δομές για αυτό το σύμπλεγμα. Επίπεδα, τριγωνικά πρίσματα και οκταεδρικά είναι παραδείγματα. Υπάρχουν τρία πιθανά ισομερή για μια επίπεδη δομή, τρία για ένα τριγωνικό πρίσμα και δύο για μια οκταεδρική δομή.

Ο Werner κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η γεωμετρική διάταξη της συντονισμένης ομάδας γύρω από το κεντρικό άτομο σε αυτή την ένωση ήταν οκταεδρική αφού μόνο δύο ισομερή της ένωσης μπορούσαν να απομονωθούν. Ο Werner μπόρεσε να συμπεράνει ότι τα έξι συντονισμένα σύμπλοκα έχουν οκταεδρική γεωμετρία στην περίπτωση διαφόρων πρόσθετων συμπλεγμάτων στα οποία ο αριθμός συντονισμού του κεντρικού ατόμου ήταν έξι.

Εξέτασε τη γεωμετρία συμπλεγμάτων με κεντρικό άτομο μετάλλου και αριθμό συντονισμού 4. Παρουσίασε δύο δυνατότητες για τη δομή. Τετραεδρικό και τετράγωνο επίπεδο.

Σύμπλεγμα [PtCl2(NH3)2]:Ο αριθμός συντονισμού του μετάλλου σε αυτό το σύμπλεγμα είναι 4 και ο Werner ανακάλυψε ότι υπήρχε σε δύο ισομερείς μορφές, cis και trans. Αυτό δείχνει ότι και οι τέσσερις συνδέτες βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Ως αποτέλεσμα, η δομή πρέπει να είναι τετράγωνη επίπεδη ή τετραεδρική.

Περιορισμοί της Θεωρίας του Werner:

Η Θεωρία του Werner δεν ήταν απαλλαγμένη από περιορισμούς. Τα κοινά μειονεκτήματα της θεωρίας είναι:

• Δεν ήταν αρκετό να εξηγήσουμε την αδυναμία όλων των στοιχείων να σχηματίσουν ενώσεις συντονισμού.
• Η θεωρία Werners δεν μπορούσε να εξηγήσει τα κατευθυντικά χαρακτηριστικά των δεσμών σε πολλές ενώσεις συντονισμού.
• Δεν εξηγεί το χρώμα, τις μαγνητικές και οπτικές ιδιότητες που επιδεικνύονται από τις ενώσεις συντονισμού.

Συμπέρασμα

Ο Βέρνερ έστρεψε την προσοχή του στις γεωμετρικές διαμορφώσεις των συντονισμένων ομάδων. Τα κεντρικά άτομα μετάλλου ή μετάλλου στις ενώσεις συντονισμού έχουν δύο μορφές σθένους. Το άτομο μετάλλου ικανοποιεί τόσο το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον σθένος του.