Εφαρμογές Συντονιστικών Ενώσεων

Οι ενώσεις συντονισμού είναι χημικά σύμπλοκα στα οποία το κεντρικό μεταλλικό ιόν είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένο με συνδέτες (ανιονικούς ή ουδέτερους) που δρουν ως βάσεις Lewis. Οι συνδέτες δωρίζουν την πυκνότητα των ηλεκτρονίων τους στο κενό υβριδοποιημένο τροχιακό του μετάλλου. Διάφορες θεωρίες έχουν διατυπωθεί με την πάροδο του χρόνου για να εξηγήσουν τους δεσμούς και τις ιδιότητες των ενώσεων συντονισμού. Αυτές οι ενώσεις είναι γνωστές για τις αξιοσημείωτες οπτικές και μαγνητικές τους ιδιότητες και το ευρύ φάσμα των χρωμάτων που εμφανίζουν. Η συζήτηση για τη σημασία και τις εφαρμογές των ενώσεων συντονισμού γίνεται κρίσιμη για να κατανοήσουμε πλήρως γιατί είναι τόσο σημαντικές στη χημεία.

Εφαρμογές ενώσεων συντονισμού

Οι ενώσεις συντονισμού έχουν ιδιαίτερες ιδιότητες. Οι συνδέτες συνδέονται ισχυρά με το μέταλλο. Λόγω της παρουσίας προσδεμάτων, λαμβάνει χώρα επίσης διάσπαση της d-τροχιακής (όπως εξηγείται από τη Θεωρία Πεδίου Κρυστάλλου), η οποία είναι υπεύθυνη για το χρώμα.

Οι ενώσεις συντονισμού έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, που κυμαίνονται από βιολογικά συστήματα έως κατάλυση και βιομηχανικές χρήσεις.

Ας ρίξουμε μια ματιά πρώτα στις βιολογικές εφαρμογές τους.

Βιολογικές εφαρμογές ενώσεων συντονισμού

1. Μεταφορά και αποθήκευση οξυγόνου:Τα κύτταρα του σώματός μας χρειάζονται οξυγόνο για να λειτουργήσουν. Η ενέργεια προέρχεται από τη διάσπαση της γλυκόζης, για την οποία απαιτείται οξυγόνο. Σε πολυκύτταρους και πολύπλοκους οργανισμούς όπως οι άνθρωποι, η κάλυψη της απαίτησης σε οξυγόνο μόνο μέσω της διάχυσης δεν είναι δυνατή και ένα καλά ανεπτυγμένο σύστημα μεταφοράς είναι ζωτικής σημασίας για την κάλυψη της απαίτησης.
   Όμως, η μεταφορά οξυγόνου είναι ένα δύσκολο φαινόμενο. Το οξυγόνο είναι ένα ισχυρό οξειδωτικό, επομένως πρέπει να μεταφέρεται στο σώμα με προσοχή. Στους ανθρώπους, αυτό το δύσκολο έργο της μεταφοράς και αποθήκευσης οξυγόνου πραγματοποιείται από την αιμοσφαιρίνη και τη μυοσφαιρίνη, αντίστοιχα.

   Η μυοσφαιρίνη είναι ένα σύμπλεγμα συντονισμού στο οποίο ο σίδηρος συνδέεται με δακτυλίους πορφυρίνης. Είναι μια ένωση πεντασυντεταγμένων και έχει υψηλή περιστροφή, με μια κενή θέση όπου μπορεί να δεσμευτεί το οξυγόνο.

   Στην αιμοσφαιρίνη, ένα ιόν σιδήρου συνδέεται με τέσσερις ομάδες αίμης που χρησιμεύουν ως συνδέτες. Ονομάζεται τετραμερές.

2. Μεταλλοένζυμα και μεταλλοπρωτεΐνες:Η μεταλλοπρωτεΐνη ορίζεται ως η πρωτεΐνη στην οποία ένα μεταλλικό ιόν έχει δεσμούς με υπολείμματα αμινοξέων. Στο σώμα, πολλά ένζυμα χρειάζονται ένα μεταλλικό ιόν για να δείξουν τη δραστηριότητά τους. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα ένζυμα που λειτουργούν στην επιδιόρθωση και σύνθεση DNA και RNA.
3. Πρωτεΐνες μεταφοράς ηλεκτρονίων:Οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής στο σώμα λόγω της ιδιότητάς τους μεταφοράς ηλεκτρονίων ονομάζονται πρωτεΐνες μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αξιοποιούν την ικανότητα των μετάλλων μετάπτωσης να εμφανίζουν διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Δεδομένου ότι τα μέταλλα μεταπτώσεως μπορούν εύκολα να αλλάξουν τις καταστάσεις οξείδωσής τους, είναι πολύτιμα στις πρωτεΐνες μεταφοράς ηλεκτρονίων. Οι παρακάτω είναι οι διαφορετικοί τύποι πρωτεϊνών μεταφοράς ηλεκτρονίων:
   α) Μπλε πρωτεΐνες χαλκού:Τέτοιες πρωτεΐνες έχουν ένα ιόν χαλκού που είναι τετραεδρικά συνδεδεμένο με τέσσερις πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων. Το ζευγάρι οξειδοαναγωγής είναι Cu2+/Cu+.

1. β) Κυτοχρώματα:Περιέχουν σίδηρο συνδεδεμένο με τέσσερα άτομα αζώτου που υπάρχουν στους δακτυλίους πορφυρίνης. Απορροφούν στο ορατό εύρος του φάσματος EMR.
   γ) Πρωτεΐνες θείου σιδήρου

Άλλες εφαρμογές ενώσεων συντονισμού

1. Για να μάθετε τη σκληρότητα του νερού:Το EDTA σχηματίζει σύμπλοκα με ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου στο νερό, χρησιμοποιώντας τα οποία μπορεί να προσδιοριστεί η σκληρότητα του νερού.
2. Στη μεταλλουργία:Για τον καθαρισμό του νικελίου και του ιριδίου, χρησιμοποιείται πρόσδεμα CO, το οποίο συνδέεται αναστρέψιμα με αυτά τα μέταλλα και σχηματίζει πτητικές ενώσεις.
   Ni (ακάθαρτο) + 4CO →Ni(CO)4→ Ni (καθαρό) + 4CO
3. Ως καταλύτες:Οι εφαρμογές των ενώσεων συντονισμού στην κατάλυση είναι ατελείωτες. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι η χρήση τους στην υδρογόνωση αλκενίων. Ο καταλύτης Ziegler-Natta χρησιμοποιείται στον πολυμερισμό του αιθενίου, δηλαδή για τη μετατροπή μονάδων μονομερούς αιθενίου σε πολυαιθυλένιο. Είναι ένα μείγμα TiCl4 και Al(C2H5)3.
4. Στη βιομηχανία βαφών και χρωστικών:Οι ενώσεις συντονισμού παρουσιάζουν ένα ευρύ φάσμα χρωμάτων καθώς μπορούν να απορροφήσουν ακτινοβολία διαφορετικών μηκών κύματος που αντιστοιχούν στα αντίστοιχα τροχιακά ενεργειακά κενά τους. Αυτή η ιδιότητα τα καθιστά χρήσιμα στη βιομηχανία βαφών και χρωστικών.
5. Για ανόργανη ποιοτική ανάλυση:Χρησιμοποιούνται επίσης για να διαπιστωθεί ποιο κατιόν υπάρχει στο διάλυμα. Για παράδειγμα, η παρουσία ιόντων χαλκού(II) στο διάλυμα μπορεί να επαληθευτεί με ανάμιξη ενός διαλύματος θειικού χαλκού με αμμωνία. Δημιουργείται ένα υδατοδιαλυτό σύμπλεγμα συντονισμού βαθύ μπλε χρώματος.

Συμπέρασμα

Αυτές οι εφαρμογές σύνθετων νότων συντονισμού καλύπτουν όλες τις πρακτικές χρήσεις αυτών των συμπλεγμάτων στο σώμα ή με άλλο τρόπο. Το ανθρώπινο σώμα δεν μπορεί να φανταστεί όπως είναι χωρίς την παρουσία ενώσεων συντονισμού. Όχι μόνο εμφανίζονται φυσικά στο σώμα και εκτελούν διάφορες λειτουργίες, αλλά χρησιμοποιούνται και για ιατρικούς σκοπούς. Η σισπλατίνη είναι ένα φάρμακο συντονισμού που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του καρκίνου. Οι εφαρμογές των ενώσεων συντονισμού δεν περιορίζονται μόνο στη βιολογία αλλά επεκτείνονται και σε άλλους κλάδους της χημείας και στις βιομηχανικές χρήσεις επίσης.