Αριθμός Συντονισμού

Στη χημεία, ο αριθμός συντονισμού παίζει ζωτικό ρόλο. Μπορούμε να πούμε ότι ο αριθμός συντονισμού είναι ο αριθμός των προσδεμάτων που συνδέονται με το κεντρικό ιόν. Όταν μιλάμε για αριθμούς συντονισμού, είναι σχεδόν μεταξύ δύο και εννέα. Ο αριθμός των δεσμών που σχηματίζονται καθορίζεται από το μέγεθος του μεταλλικού ιόντος, το φορτίο, τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων και τους συνδετήρες. Η χημεία των συμπλοκών κυριαρχείται κυρίως από αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μοριακών τροχιακών s και p των προσδεμάτων και των τροχιακών d των μεταλλικών ιόντων. Τα τροχιακά s, p και d του μετάλλου μπορούν πάντα να χωρέσουν 18 ηλεκτρόνια. Ο μέγιστος αριθμός συντονισμού για ένα συγκεκριμένο μέταλλο σχετίζεται επομένως με την ηλεκτρονική διαμόρφωση του μεταλλικού ιόντος (ακριβώς, τον αριθμό των κενών τροχιακών) και την αναλογία μεγέθους των προσδεμάτων προς το μεταλλικό ιόν. Τα μεγάλα μέταλλα και οι μικροσκοπικοί συνδέτες προκαλούν υψηλούς αριθμούς συντονισμού (π.χ. [Mo(CN)8]4−).

Ποιος είναι ο αριθμός συντονισμού;

Οι συντεταγμένες ενώσεις έχουν ένα κεντρικό άτομο μετάλλου που περιβάλλεται από συνδέτες μέσω ενός δεσμού συντεταγμένων ή δοτικού δεσμού. Σε αυτή την περίπτωση, το κεντρικό μέταλλο λειτουργεί ως οξύ Lewis, δεχόμενο ηλεκτρόνια από συνδέτες που λειτουργούν ως βάσεις Lewis. Ο Alfred Werner ήταν ο πρώτος που προσέφερε την άποψή του για τις ενώσεις συντονισμού. Αυτές οι ενώσεις διατηρούν την ταυτότητά τους σε κρυσταλλικό πλέγμα και σε διάλυμα ή τηγμένες καταστάσεις. Ο αριθμός συντονισμού είναι ο αριθμός των σφαιρών (άτομα, μόρια ή ιόντα) που περικυκλώνουν αμέσως μια μεμονωμένη σφαίρα σε έναν κρύσταλλο. Σε μια διαμόρφωση με επίκεντρο κυβικό σφιχτό packing, ο αριθμός συντονισμού είναι 12. Σε μια τρισδιάστατη δομή, κάθε σφαίρα έχει επαφή με έξι σφαίρες στο στρώμα της και τρεις σφαίρες σε καθένα από τα κάτω και ανώτερα στρώματα.

Παραδείγματα αριθμών συντονισμού

• Ο άνθρακας έχει αριθμό συντονισμού 4 σε ένα μόριο μεθανίου (CH4) επειδή είναι συνδεδεμένος με τέσσερα άτομα υδρογόνου.
• Κάθε άνθρακας στο αιθυλένιο (H2C=CH2) έχει αριθμό συντονισμού 3, με κάθε C δεσμευμένο σε 2H + 1C για συνολικά 3 άτομα.
• Ένα διαμάντι έχει αριθμό συντονισμού 4 επειδή κάθε άτομο άνθρακα βρίσκεται στο κέντρο ενός κανονικού τετραέδρου που αποτελείται από τέσσερα άτομα άνθρακα.

Λήψη του αριθμού συντονισμού

Ακολουθούν τα βήματα για τον προσδιορισμό του αριθμού συντονισμού μιας ένωσης συντονισμού.

• Προσδιορίστε το κεντρικό άτομο του χημικού τύπου. Τις περισσότερες φορές μεταβατικό μέταλλο.
• Βρείτε το άτομο, το μόριο ή το ιόν που βρίσκεται πιο κοντά στο κεντρικό άτομο μετάλλου.
• Για να το κάνετε αυτό, αναζητήστε το μόριο ή το ιόν δίπλα στο μεταλλικό σύμβολο στον χημικό τύπο της ένωσης συντονισμού.
• Εάν το κεντρικό άτομο βρίσκεται στο κέντρο του τύπου, θα περιβάλλεται από άτομα/μόρια/ιόντα και στις δύο πλευρές.
• Προσθέστε τα άτομα του πλησιέστερου ατόμου/μορίου/ιόντων. Ακόμα κι αν το κεντρικό άτομο συνδέεται μόνο με ένα άλλο στοιχείο, ο τύπος πρέπει να περιλαμβάνει τον αριθμό των ατόμων αυτού του στοιχείου.

Γεωμετρία αριθμών συντονισμού

Όταν συζητάμε τον αριθμό συντεταγμένων στη γεωμετρία, υπάρχουν πολλές πιθανές γεωμετρικές διαμορφώσεις για τους περισσότερους αριθμούς συντονισμού.

• Όταν μιλάμε για τον αριθμό συντονισμού 2, είναι γνωστός ως γραμμικός.
• Όταν μελετάμε τον Αριθμό Συντονισμού 3, είναι γνωστός ως τριγωνικός επίπεδος (π.χ. CO32-), η τριγωνική πυραμίδα έχει σχήμα Τ.
• Ο αριθμός συντονισμού 4 είναι γνωστός ως τετραεδρικός, τετράγωνος επίπεδος.
• Όταν μελετάμε τον Αριθμό Συντονισμού  5, είναι γνωστός ως η τετράγωνη πυραμίδα (π.χ. άλατα οξοβαναδίου, βαναδυλ VO2+) και η τριγωνική διπυραμίδα.

Ligands 

Οι συνδέτες είναι ως επί το πλείστον  ουδέτερα μόρια ή ιόντα συνδεδεμένα με το κεντρικό άτομο ή ιόν στην οντότητα συντονισμού και είναι γνωστά ως συνδέτες. Οι συνδέτες είναι συνήθως δότες. Ωστόσο, ο δεσμός pi στο μοριακό τροχιακό ή το κενό d τροχιακό, επίσης γνωστό ως συνδετήρας οξέος pi και μέταλλο βάσης pi, επιτρέπει στους συνδετήρες να απορροφούν ηλεκτρόνια από μέταλλο.

Τα ομοληπτικά και τα ετεροληπτικά σύμπλοκα είναι δύο τύποι συμπλεγμάτων. Το μέταλλο που περιβάλλεται από τον ίδιο τύπο υποκαταστατών θεωρείται ομοληπτικό, ενώ το μέταλλο που περιβάλλεται από δύο ή περισσότερους τύπους υποκαταστατών θεωρείται ετερόληπτικό.

Μονοδοντικός συνδετήρας 

Υπάρχει μόνο 1 θέση δότη σε ένα μονοοδοντωτό πρόσδεμα — Αμμωνία (NH3), Καρβονύλιο (CO), Φωσφίνη (PH3).

Bidentate ligand

Εδώ, είναι μια θέση 2 δότη στον συνδέτη. Το οξαλικό (C2O4)2- είναι ένα καλό παράδειγμα.

Σύνδεσμος πολυοδοντωτής

Υπάρχουν περισσότερα από δύο άτομα δότη σε έναν πολυοδοντωτό συνδέτη. Το EDTA (τετραοξική αιθυλενοδιαμίνη) είναι ένα παράδειγμα εξαδοντικού συνδέτη.

Συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο, μάθαμε για τον αριθμό συντονισμού στη χημεία. Οι συντεταγμένες ενώσεις έχουν ένα κεντρικό άτομο μετάλλου που περιβάλλεται από συνδέτες μέσω ενός δεσμού συντεταγμένων ή δοτικού δεσμού. Σε αυτή την περίπτωση, το κεντρικό μέταλλο λειτουργεί ως οξύ Lewis, δεχόμενο ηλεκτρόνια από συνδέτες που λειτουργούν ως βάσεις Lewis. Το σύμπλοκο ιόν της ένωσης συντονισμού περιέχει το κεντρικό άτομο/ιόν μετάλλου και τους συνδέτες που συνδέονται με αυτό. Ή μπορούμε να πούμε ότι περικλείουν οντότητες συντονισμού συλλογικά γνωστές ως συντονισμός και συνήθως περικλείονται σε αγκύλες. Δηλώνει επίσης την καθαρή χρέωση που έχει μια οικονομική οντότητα, η οποία περικλείεται μέσα στις αγκύλες. Τα άλλα ιονίσιμα ιόντα, γραμμένα έξω από τις αγκύλες, ονομάζονται αντίθετα ιόντα.