Σημασία Συντονιστικών Ενώσεων
Ένωση συντονισμού είναι η παραγωγή μιας αντίδρασης οξέος-βάσης Lewis στην οποία ουδέτερα μόρια ή ανιόντα συγκρατούνται σε ένα κεντρικό άτομο μετάλλου (ή ιόν) με συντεταγμένους ομοιοπολικούς δεσμούς. Οι ενώσεις και τα σύμπλοκα συντονισμού είναι ξεχωριστά χημικά είδη – οι ιδιότητες και οι δράσεις τους είναι διαφορετικές από το άτομο/ιόν μετάλλου και τους συνδέτες από τους οποίους αποτελούνται. Επομένως, οι ενώσεις συντονισμού αναφέρονται επίσης ως σύμπλοκα συντονισμού. Τέτοια μόρια ή ιόντα που συγκρατούνται στο κεντρικό άτομο είναι γνωστά ως συνδετήρες (γνωστοί και ως παράγοντες συμπλοκοποίησης).
Πολλές ενώσεις συντονισμού αποτελούνται από ένα μεταλλικό στοιχείο ως κεντρικά άτομα, τα οποία εισάγονται ως σύμπλοκα μετάλλων. Και μπορεί επίσης να ειπωθεί ότι τα κεντρικά άτομα σε τέτοια σύμπλοκα είναι το κέντρο συντονισμού.
Ο σημαντικός ρόλος των ενώσεων συντονισμού
Ποιοτική ανάλυση
Οι ποιοτικές μέθοδοι ανάλυσης και ο σχηματισμός συμπλόκου διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στον εντοπισμό και τον διαχωρισμό των περισσότερων ανόργανων ιόντων.
Ένα βαθύ μπλε υδατοδιαλυτό σύμπλοκο σχηματίζεται όταν το διάλυμα θειικού χαλκού αναμειγνύεται με υδατική αμμωνία. Μια τέτοια αντίδραση χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ιόντων χαλκού στο άλας.
Εξαγωγή μετάλλων
Όλοι γνωρίζουν ότι η φωτοσύνθεση γίνεται δυνατή χάρη στην ύπαρξη της χρωστικής χλωροφύλλης. Αυτός ο τύπος χρωστικής είναι μια ένωση συντονισμού μαγνησίου.
Στο ανθρώπινο βιολογικό σύστημα, πολλές ενώσεις συντονισμού παίζουν ουσιαστικό ρόλο.
Η αιμοσφαιρίνη, η κόκκινη χρωστική ουσία στο αίμα που παίζει το ρόλο του φορέα οξυγόνου, είναι μια ένωση συντονισμού του σιδήρου.
Πολλά ένζυμα που ρυθμίζουν τις βιολογικές διεργασίες είναι σύμπλοκα μετάλλων.
Βιομηχανικές διεργασίες
Στον πολυμερισμό του αιθενίου, χρησιμοποιείται ο καταλύτης Ziegler-Natta, ένας συνδυασμός τετραχλωριούχου τιτανίου και τριαιθυλοαλουμινίου.
Ιδιότητες των ενώσεων συντονισμού:
Ορισμένες ιδιότητες των ενώσεων συντονισμού εξηγούνται παρακάτω
Οι ενώσεις συντονισμού που σχηματίζονται από τα στοιχεία μετάπτωσης χρωματίζονται λόγω των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων που καταναλώνουν το φως στις ηλεκτρονικές μεταπτώσεις τους.
Ενώ το κέντρο συντονισμού είναι μέταλλο, τα αλληλένδετα συμπλέγματα συντονισμού είναι μαγνητικά λόγω των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων.
Οι ενώσεις συντονισμού εμφανίζουν μια ποικιλία χημικής αντιδραστικότητας. Επομένως, μπορεί να είναι μέρος της μεταφοράς ηλεκτρονίων τόσο της εσωτερικής όσο και της εξωτερικής σφαίρας.
Οι σύνθετες ενώσεις που αποτελούνται από ορισμένους συνδέτες μπορούν να βοηθήσουν στη μετατροπή των μορίων με καταλυτικό ή στοιχειομετρικό τρόπο.
Ενώσεις ισομερών συντονισμού
Ενώσεις με δύο ή περισσότερους χημικούς τύπους αλλά διαφορετική διάταξη ατόμων αναφέρονται ως ισομερή.
Τα ισομερή στις ενώσεις συντονισμού χωρίζονται περαιτέρω σε δύο μέρη:στερεο-ισομερή και δομικά ισομερή.
-
Στερεοϊσομερή
Τα στερεοϊσομερή έχουν τα ίδια άτομα και τα ακριβή σύνολα δεσμών, αλλά διαφέρουν ως προς τον σχετικό προσανατολισμό αυτών των δεσμών. Αυτά χωρίζονται περαιτέρω σε δύο μέρη:οπτικά και γεωμετρικά ισομερή.
-
Οπτικά ισομερή
Ισομερή που σχηματίζουν μη υπερτιθέμενες κατοπτρικές εικόνες αναφέρονται ως οπτικά ισομερή ή εναντιομερή το ένα του άλλου και οι μη υπερτιθέμενες δομές τους είναι γνωστές ως ασύμμετρες. Τα οπτικά ισομερή είναι δύο τύπων:
Το ισομερές που περιστρέφει το επίπεδο πολωμένο φως προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού είναι το Dextro ή το ισομερές "d" ή "+".
Το ισομερές που περιστρέφει το επίπεδο πολωμένο φως προς την αντίθετη φορά των δεικτών του ρολογιού είναι το ισομερές Levo ή "l" ή "-" ισομερές.
Ένα παράδειγμα είναι το αμινοξύ αλανίνη. … Συνεπώς, η αλανίνη υπάρχει ως ζεύγος οπτικών ισομερών.
-
Γεωμετρικά ισομερή
Αυτός ο τύπος ισομερών παρατηρείται σε ετεροληπτικά σύμπλοκα λόγω διαφορετικών πιθανών γεωμετρικών διατάξεων των προσδεμάτων.
Τέτοιοι τύποι ενεργειών ανακαλύπτονται σε ενώσεις συντονισμού με αριθμούς συντονισμού ίσους με 4 και 6.
π.χ.[Pt(NH3)2Cl2] που έχει αριθμό συντονισμού 4 με γεωμετρικά ισομερή cis και trans.
-
Ισομερή δομής
Πρόκειται για δύο ή περισσότερες ενώσεις που αποτελούνται από τον ίδιο αριθμό και είδη ατόμων αλλά έχουν διαφορετική σημασία στη γεωμετρική τους διάταξη. Αυτά χωρίζονται περαιτέρω σε τέσσερα μέρη:
-
Ισομερή σύνδεσης
Τέτοιοι τύποι ισομερών παρουσιάζονται από ενώσεις συντονισμού που έχουν Ambidentate συνδετήρες.
Παραδείγματα ισομερών σύνδεσης είναι ιώδους χρώματος [(NH3)5Co-SCN]2+ και πορτοκαλί χρώματος [(NH3)5Co-NCS]2+
-
Ισομερή συντονισμού
Σε τέτοιους τύπους ισομερών, συμβαίνουν οι αλλοιώσεις των προσδεμάτων μεταξύ κατιονικών και ανιονικών οντοτήτων διαφορετικών μεταλλικών ιόντων σε ενώσεις συντονισμού.
Παραδείγματα ζευγών ισομερών συντονισμού είναι:
[Co(NH3)₆3⁺][ Cr(CN)630] και [Cr(NH3)₆3+] [Co(CN)43-.]
-
Ισομερή ιονισμού
Τέτοια ισομερή φθάνουν όταν το αντίθετο ιόν σε ένα σύμπλοκο άλας, ένας πιθανός συνδέτης, αντικαθιστά τον συνδέτη.
Ένα παράδειγμα ισομερισμού ιονισμού είναι τα [Co(NH3)5SO4]Br και [Co(NH3)5Br]SO4.
-
Ισομερή διαλυτωμάτων
Τέτοιοι τύποι ισομερών είναι ασυνήθιστες περιπτώσεις ισομερών ιονισμού στις οποίες οι ενώσεις είναι διαφορετικές, υπολογίζοντας τον αριθμό του μορίου του διαλύτη που περιορίζεται με ακρίβεια στο μεταλλικό ιόν.
Για παράδειγμα [Cr(H2O)6]Cl3 και [CrCl(H2O)5]Cl2H2O
-
Ισομερή προσδεμάτων
Αυτά τα δομικά ισομερή σε σύμπλοκα συντονισμού προέρχονται από συνδέτες που υιοθετούν διαφορετικές ισομερείς δομές.
1,2-διαμινοπροπάνιο και 1,3-διαμινοπροπάνιο είναι τα παραδείγματα.
Η θεωρία του Werner για τις ενώσεις συντονισμού
Το 1898 ο Alfred Werner παρουσίασε τη θεωρία του Werner εξηγώντας τη δομή των ενώσεων συντονισμού.
Δηλώσεις της θεωρίας του Werner
Η θεωρία του Werner αναφέρει ότι
Πρώτον, τα μέταλλα διαθέτουν δύο τύπους σθένους που ονομάζονται πρωτεύον και δευτερεύον σθένος.
Κάθε άτομο μετάλλου έχει την τάση να ικανοποιεί τόσο το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον σθένος του.
Τα κύρια σθένη είναι ιονιζόμενα και ικανοποιούνται από αρνητικά ιόντα.
Τα δευτερεύοντα σθένη είναι μη ιονισμένα και είναι πιθανό να ικανοποιούνται από αρνητικά ιόντα.
Τα ιόντα που οριοθετούνται από τα δευτερεύοντα σθένη στο μέταλλο εμφανίζουν χαρακτηριστικές χωρικές διατάξεις που αντιστοιχούν σε διαφορετικούς αριθμούς συντονισμού.
Διαφορά μεταξύ πρωτεύοντος και δευτερεύοντος σθένους
Κύρια σθένη
Τα κύρια σθένη μπορούν να ιονιστούν.
Αυτό ικανοποιείται από φορτισμένα ιόντα.
Αυτό δεν βοηθά στη δομή του συγκροτήματος.
Δεν μπορεί να λειτουργήσει ως δευτερεύον σθένος.
Δευτερεύοντα σθένη
Τα δευτερεύοντα σθένη δεν μπορούν να ιονιστούν.
Αυτό ικανοποιείται από τους συνδέτες.
Αυτό βοηθά στη δομή του συγκροτήματος.
Μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως κύριο σθένος.
Περιορισμοί της θεωρίας του Werner
Η θεωρία του Werner αποτυγχάνει να εξηγήσει τις μαγνητικές, χρωματικές και οπτικές ιδιότητες των ενώσεων συντονισμού.
Η θεωρία του Werner δεν είναι σε θέση να εξηγήσει τον λόγο για τον οποίο όλα τα στοιχεία δεν σχηματίζουν ενώσεις συντονισμού.
Η προσέγγιση του Werner αποτυγχάνει να εξηγήσει τις κατευθυντικές ιδιότητες των δεσμών στις ενώσεις συντονισμού.
Η θεωρία του Βέρνερ δεν εξηγεί τη σταθερότητα του συμπλέγματος.
Η θεωρία του Werner δεν μπορεί να εξηγήσει τη φύση των συμπλεγμάτων.
Συμπέρασμα
Οι ενώσεις συντονισμού χρησιμοποιούνται ως καταλύτες για πολλές βιομηχανικές διεργασίες και έχουν αρκετές εφαρμογές στην ποιοτική/ποσοτική χημική ανάλυση στην αναλυτική χημεία. Οι ενώσεις συντονισμού διαδραματίζουν αναπόσπαστο ρόλο σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων των βιολογικών συστημάτων, της μεταλλουργίας και της ιατρικής.
Κάθε άτομο έχει την τάση να ικανοποιεί τόσο το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον σθένος του. Ως εκ τούτου, οι συνδέτες που ικανοποιούν δευτερεύοντα σθένη κατευθύνονται πάντα σε σταθερές θέσεις στο χώρο, δίνοντας έτσι μια σταθερή γεωμετρία στο σύμπλοκο, αλλά τα πρωτεύοντα σθένη είναι μη κατευθυνόμενα.
