Ligands
Στη χημεία συντονισμού, οι συνδέτες είναι μόρια ή ιόντα που δρουν ως βάσεις Lewis και δωρίζουν την πυκνότητα ηλεκτρονίων τους στα κενά υβριδικά τροχιακά του μετάλλου. Σχηματίζουν συντεταγμένους ομοιοπολικούς δεσμούς με το μέταλλο. Οι συνδέτες μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορους τύπους με βάση την πυκνότητα, το φορτίο και την ισχύ πεδίου τους. Είναι τόσο σημαντικά που καθορίζουν επίσης τις μαγνητικές ιδιότητες, τη γεωμετρία και το χρώμα των ενώσεων συντονισμού. Η λέξη «συνδέτης» προέρχεται από τα λατινικά, που σημαίνει «δένω». Συνδέεται με το μεταλλικό κέντρο και σχηματίζει ενώσεις συντονισμού.
Σημασία Ligands
Οι συνδέτες, όπως ορίζεται παραπάνω, δίνουν πυκνότητα ηλεκτρονίων στο μεταλλικό ιόν. Με βάση αυτόν ακριβώς τον ορισμό, είναι προφανές ότι ο συνδέτης πρέπει να έχει είτε ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων είτε ένα αρνητικό φορτίο. Με βάση αυτό, οι υποκαταστάτες μπορούν να είναι δύο τύπων – ουδέτεροι και ανιονικοί.
Οι ανιονικοί συνδέτες είναι αυτοί που έχουν αρνητικό φορτίο πάνω τους. Μπορεί να υπάρχουν είτε μοριακά ιόντα είτε ατομικά ιόντα.
Παραδείγματα ατομικών ανιόντων είναι τα ιόντα αλογονιδίου, το οξείδιο και το νιτρίδιο.
Τα μοριακά ανιόντα αποτελούνται από περισσότερους από έναν τύπους στοιχείων.
Παραδείγματα είναι υδροξείδιο, κυανίδιο, θειοκυανίδιο, νιτρικό, θειικό, οξικό κ.λπ.
Είναι σημαντικό να γνωρίζετε το φορτίο και το όνομα ορισμένων από τους πιο σημαντικούς ανιονικούς συνδέτες.
Οι ουδέτεροι συνδέτες έχουν ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων που μπορούν να δωρίσουν στο μέταλλο. Τα πιο συνηθισμένα παραδείγματα είναι τα εξής:
- Νερό (H2O)
- Αμμωνία (NH3)
- Καρβονύλιο (CO)
- Nitrosyl (NO)
- Μεθυλαμίνη (CH3NH2)
- Τριφαινυλφωσφίνη (PPh3)
Οδοντοστοιχία
Μία από τις πιο σημαντικές έννοιες που σχετίζονται με τους συνδέτες είναι αυτή της οδοντοστοιχίας. Η οδοντοστοιχία ορίζεται ως ο αριθμός των θέσεων δότη που υπάρχουν στον συνδέτη. Ας πάρουμε το παράδειγμα των αλογονιδίων. Είναι ανιόντα στοιχείων της ομάδας 17. Ένα ιόν αλογονιδίου μπορεί να συνδεθεί με ένα μόνο τρόπο με οποιοδήποτε μέταλλο.
Ας το συγκρίνουμε τώρα με το ιόν κυανίου (CN-). Υπάρχουν δύο θέσεις δότη – C και N. Ο συνδέτης μπορεί να συνδεθεί με το μέταλλο μέσω του καθενός.
Τώρα, ας πάρουμε το παράδειγμα του οξαλικού ιόντος (C2O42-). Υπάρχουν δύο ιόντα οξυγόνου που μπορούν ταυτόχρονα να συνδεθούν με το μέταλλο και να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα συντονισμού.
Οι συνδέτες μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την οδοντοστοιχία τους:
Unidentate Ligand:Εάν ένας σύνδεσμος έχει μόνο μία τοποθεσία/ομάδα δότη, ονομάζεται unidentate. Παραδείγματα είναι τα Cl-, NH3, κ.λπ.
Πολυοδοντωτός συνδετήρας:Ονομάζεται πολυοδοντωτός εάν ένας συνδέτης έχει περισσότερες από μία θέσεις/ομάδες δότη. Οι πολυοδοντωτοί συνδέτες εμφανίζουν χηλικό αποτέλεσμα. Μπορεί περαιτέρω να χωριστεί στους ακόλουθους τύπους με βάση τον αριθμό των τοποθεσιών δωρητών:
Bidentate Ligand:Έχουν δύο τοποθεσίες δότη και μπορούν να συμμετέχουν και οι δύο στον σχηματισμό δεσμού ταυτόχρονα. Η αιθυλενοδιαμίνη είναι ένα παράδειγμα διδακτικού υλικού στο οποίο δύο άτομα αζώτου μπορούν να δωρίσουν ηλεκτρόνια ταυτόχρονα στο μεταλλικό κέντρο.
Ο τριαδικός και ο τετραοδοντικός συνδέτης έχουν τρεις και τέσσερις θέσεις δότη, αντίστοιχα. Η διαιθυλενοτριαμίνη είναι ένας τριαδικός συνδέτης που έχει τρία άζωτα που μπορούν να δωρίσουν ηλεκτρόνια. Η τριαιθυλενοτετραμμίνη είναι ένας τετραοδοντικός συνδέτης που έχει τέσσερα άζωτα.
Δεξαδικό:Υπάρχουν έξι τοποθεσίες δωρητών. Παράδειγμα:EDTA
Πολυοδοντωτός συνδετήρας:Όταν ένας συνδετήρας μπορεί να εμφανίσει πολλαπλές οδοντότητες ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες, ονομάζεται πολυοδοντωτός. Το EDTA (αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό) είναι ένα παράδειγμα που μπορεί να δώσει διαφορετικό αριθμό ζευγών ηλεκτρονίων, που κυμαίνονται από ένα έως έξι. Μπορεί να συνδεθεί με το μεταλλικό κέντρο μέσω δύο αζώτων ή τεσσάρων οξυγόνων οξικών ομάδων.
Ambidentate:Ένας συνδέτης που έχει περισσότερες από μία θέσεις δότη αλλά μόνο μία από αυτές μπορεί να εμπλέκεται στη σύνδεση ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, το SCN είναι αμφίβολο επειδή μπορεί να προσφέρει από κέντρα θείου και αζώτου. Το NO2- είναι αμφίβολο καθώς μπορεί να προσφέρει από κέντρα οξυγόνου και αζώτου.
Ευτυχία
Η ευτυχία ενός συνδέτη ορίζεται ως ένας συνδετήρας δέσμευσης με το κέντρο του μετάλλου μέσω μιας σειράς συνεχόμενων ατόμων. Πολλαπλά άτομα μπορούν να συντονιστούν με το μέταλλο μέσω αλληλεπιδράσεων δεσμών pi. Υποκαταστάτες που εμφανίζουν απτικότητα είναι το κυκλοπενταδιενυλ ανιόν, το βενζόλιο κ.λπ. Αντιπροσωπεύεται από το ελληνικό σύμβολο 𝞰. Ο αριθμός των ατόμων που συντονίζονται με το μέταλλο σε έναν δεδομένο τύπο αναγράφεται στην επάνω δεξιά γωνία αυτού του συμβόλου.
Για παράδειγμα, εάν μόνο δύο άτομα βενζολίου συντονίζονται με το μέταλλο, θα ονομαζόταν 𝞰2-βενζόλιο. Εάν συντονίζονται τέσσερα άτομα, τότε 𝞰4-βενζόλιο.
Παραδείγματα τέτοιων ενώσεων συντονισμού:σιδηροκένιο (ο σίδηρος συνδέεται με δύο δακτυλίους κυκλοπενταδιενυλίου), νικελοκένιο, κ.λπ.
Συμπέρασμα
Οι συνδέτες είναι βάσεις lewis που μπορούν να συνδεθούν με το κεντρικό μεταλλικό ιόν και να δωρίσουν την πυκνότητα ηλεκτρονίων τους στα κενά τροχιακά τους. Μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορους τύπους με βάση την πυκνότητά τους. Μπορούν να είναι μη ταυτόσημοι, πολυοδοντωτοί, αμφίδιατοι ή πολύδοντοι. Οι πολυοδοντωτοί συνδέτες εμφανίζουν ένα χηλικό αποτέλεσμα, το οποίο αυξάνει τη σταθερότητα του συμπλέγματος συντονισμού.
Ως εκ τούτου, ο ενεργός ατομικός αριθμός αυτής της ένωσης είναι 36, που είναι ίσος με τον ατομικό αριθμό του κρυπτόν(36).
