Συντεταγμένες Ενώσεις

Μια ένωση συντεταγμένων (ή σύμπλοκο) περιέχει έναν ή περισσότερους δεσμούς συντεταγμένων, οι οποίοι είναι σύνδεσμοι μεταξύ δύο ηλεκτρονίων στα οποία ένα από τα άτομα δίνει και τα δύο ηλεκτρόνια. Για να το θέσω αλλιώς, είναι μια χημική ουσία με ένα σύμπλεγμα συντονισμού. Εκτός από τα κράματα, οι ενώσεις συντονισμού περιλαμβάνουν τα περισσότερα μεταλλικά σύμπλοκα ή ενώσεις. Αιμοσφαιρίνη, χλωροφύλλη, βαφές, χρωστικές, βιταμίνη Β12, ένζυμα, καταλύτες και Ru3(CO)12 είναι μερικά μόνο παραδείγματα. Συζητάμε τις συντεταγμένες ενώσεις λεπτομερώς σε αυτό το κεφάλαιο. Θα δούμε πώς αυτές οι ουσίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον πραγματικό κόσμο.

Ιδιότητες των συντεταγμένων ενώσεων

Εδώ είναι τα γενικά χαρακτηριστικά:

• Κατά τη διάρκεια των ηλεκτρονικών τους μεταπτώσεων, τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια απορροφούν φως, δίνοντας χρώμα στις ενώσεις συντεταγμένων που δημιουργούνται από τα μεταβατικά στοιχεία. Για παράδειγμα, τα σύμπλοκα σιδήρου (II) μπορεί να είναι πράσινα ή ανοιχτά πράσινα, ενώ οι ενώσεις συντεταγμένων σιδήρου (III) μπορεί να είναι καφέ ή κιτρινωπό-καφέ.
• Η ύπαρξη μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων σε σύμπλοκα συντεταγμένων που δημιουργούνται όταν το κέντρο συντεταγμένων είναι ένα μέταλλο προκαλεί μαγνητικές ιδιότητες στα συμπλέγματα συντεταγμένων που ακολουθούν.
• Χημικά, τα συντεταγμένα μόρια αντιδρούν με διάφορους τρόπους. Μπορούν να διεξάγουν δραστηριότητες μεταφοράς ηλεκτρονίων τόσο στην εσωτερική όσο και στην εξωτερική σφαίρα.
• Ειδικοί συνδέτες σε σύνθετες ενώσεις μπορεί να καταλύουν ή να βοηθούν σε αλλαγές της μοριακής στοιχειομετρίας.

Μερικά παραδείγματα ενώσεων συντεταγμένων, μαζί με τους τύπους τους, παρέχονται στον ακόλουθο πίνακα:

Σύνθετος τύπος	Όνομα
K3[Cr(C2O4)3]	Τριοξαλατοχρωμικό κάλιο (III)
[CO(NH3)5Cl]Cl2	Χλωριούχο πεντααμμινοχλωροκοβάλτιο (III)
K2[Ni(CN)4]	Τετρακυανόνικελικό κάλιο (II)
[CO(NH3)4(H2O)2]Cl3	Τετρααμίνη Diaqua Cobalt (III) χλωρίδιο

Τα σύμπλοκα μπορούν να ταξινομηθούν σε ομοληπτικά ή ετεροληπτικά σύμπλοκα, ανάλογα με τη σύστασή τους. Σε γενικές γραμμές, ένα ομοληπτικό σύμπλεγμα είναι αυτό στο οποίο το μέταλλο συνδέεται αποκλειστικά με ένα είδος ομάδας δότη, όπως:[Fe(CN)4]4- ετεροληπτικό είναι ένα σύμπλεγμα στο οποίο το κεντρικό άτομο συνδέεται με μια ποικιλία διαφορετικών ομάδων δότη και το κεντρικό άτομο είναι η ομάδα δότη.

Ισομέρεια σε ενώσεις συντονισμού 

Τα ισομερή είναι ενώσεις με τον ίδιο χημικό τύπο αλλά διαφορετικές διαμορφώσεις ατόμων. Ως αποτέλεσμα, οι συντεταγμένες ενώσεις παρουσιάζουν συχνά δύο τύπους ισομέρειας:στερεοϊσομέρεια και δομική ισομέρεια.

Η θεωρία του Werner για τις ενώσεις συντονισμού

Ο Alfred Werner πρότεινε την ιδέα του Werner το 1898 για να εξηγήσει τη δομή των χημικών συντεταγμένων.

Όταν το AgNO3 (νιτρικός άργυρος) συνδυάζεται με το CoCl3.6NH3, και τα τρία ιόντα χλωρίου σχηματίζουν AgCl (χλωριούχος άργυρος). Ωστόσο, όταν κάποιος αναμιγνύει AgNO3 και CoCl3.5NH3, παράγει μόνο δύο mol AgCl.

Επιπλέον, η αντίδραση του CoCl3.4NH3 με AgNO3 δημιουργεί ένα mole AgCl. Ο Werner πρότεινε την ακόλουθη εξήγηση υπό το φως αυτής της ανακάλυψης.

Η θεωρία του Werner υποστηρίζει

Το άτομο μετάλλου πυρήνα του συμπλέγματος συντεταγμένων έχει δύο τύπους συνδέσεων ή σθένους:πρωτεύον και δευτερεύον.

• Τα αρνητικά ιόντα ολοκληρώνουν ιονιζόμενες κύριες συνδέσεις.
• Οι δευτερεύοντες σύνδεσμοι δεν μπορούν να ιονιστούν. Τα αρνητικά ιόντα πληρούν αυτές τις απαιτήσεις. Επιπλέον, το δευτερεύον σθένος οποιουδήποτε μετάλλου είναι σταθερό και ίσο με τον αριθμό συντεταγμένων του.
• Διάφορες χωρικές διαμορφώσεις ενδέχεται να περιέχουν δευτερεύοντα συνδεδεμένα ιόντα που αντιστοιχούν σε πολλούς αριθμούς συντεταγμένων.

 Περιορισμοί της θεωρίας του Werner

• Το χρώμα, τα μαγνητικά και τα οπτικά χαρακτηριστικά των ενώσεων συντεταγμένων είναι δύσκολο να εξηγηθούν.
• Η θεωρία δεν εξηγεί γιατί όλα τα συστατικά δεν συνδέθηκαν για να δημιουργήσουν μόρια συντεταγμένων.
• Δεν ήταν δυνατό να διερευνηθούν τα χαρακτηριστικά κατεύθυνσης των δεσμών μορίων συντεταγμένων.
• Αυτή η εξήγηση δεν λαμβάνει υπόψη τη σταθερότητα του συμπλέγματος.
• Αυτή η στρατηγική αγνοεί την πολυπλοκότητα που είναι εγγενής στα συμπλέγματα.

Δομή και ιδιότητες που εξηγούνται χρησιμοποιώντας τη θεωρία του Werner

Σύμφωνα με τον Werner, τα ακόλουθα τέσσερα σύμπλοκα χλωριούχου Co (III) με αμμωνία έχουν τις ακόλουθες δομικές και χημικές ιδιότητες:

• Το CoCl3.6NH3 έχει τρία ιζήματα χλωριούχου αργύρου, τα οποία είναι το κύριο σθένος, και έξι μόρια NH3, τα οποία είναι το δευτερεύον σθένος, σύμφωνα με τα ευρήματά του. Ως αποτέλεσμα, η ένωση αναφέρεται τώρα ως [Co(NH3)6] Cl3.

• Τα υπόλοιπα ιόντα 1Cl– και 5NH3 χρησιμεύουν ως δευτερεύον σθένος στο CoCl3. Το 5NH3 έχει πρωτεύον σθένος και τα ιόντα 2Cl– χρησιμεύουν ως δευτερεύον σθένος. Άρα [Co(NH3)5Cl] Cl2 είναι η ένωση.

• Το CoCl3.4NH3 έχει το κύριο σθένος 1Cl– και το δευτερεύον σθένος 2Cl– και 4NH3. Κατά συνέπεια, η χημική ουσία είναι [Co(NH3)5Cl2]. Cl
• Όλα τα ιόντα 3Cl– και 3NH3 στο CoCl3.3NH3 είναι δευτερεύοντα σθένη. Άρα [Co(NH3)5 Cl3] είναι η ένωση.
• Χρησιμοποιεί διακεκομμένες γραμμές (…….) για να συμβολίσει τα κύρια σθένη και συμπαγείς γραμμές (—) για να αναπαραστήσει δευτερεύοντα σθένη.

Συμπέρασμα

Τα σύμπλοκα συντεταγμένων σχηματίζονται από μέταλλα μετάπτωσης λόγω της μοναδικής τους ικανότητας να χτίζουν αυτές τις δομές. Ο υψηλός λόγος φορτίου προς μάζα και η διαθεσιμότητα d-τροχιακών ευθύνονται. Πολλές πολύπλοκες ενώσεις έχουν αναπτυχθεί λόγω των ανακαλύψεων στη χημεία των συντεταγμένων. Υπάρχουν πολλές βιομηχανίες όπου χρησιμοποιούνται συντονισμένες χημικές ουσίες.

Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν την εξόρυξη και τη μεταλλουργία, καθώς και τις ιατρικές επιστήμες. Οι συντεταγμένες ενώσεις χρησιμοποιούνται σε υδρομεταλλουργικές διεργασίες για την εξαγωγή μετάλλων όπως το νικέλιο, το κοβάλτιο και ο χαλκός από τα μεταλλεύματά τους και σε κρίσιμες καταλυτικές διεργασίες για τον πολυμερισμό οργανικών ενώσεων όπως το πολυαιθένιο και το πολυπροπυλένιο.