En kovalent koordinatbinding eller koordinationsbinding er en type binding, hvor et af de vedhæftede atomer leverer alle de delte elektroner.
I en simpel kovalent binding forsyner hvert atom en elektron til bindingen. På den anden side kaldes atomerne, der donerer elektronet til dannelse af en binding, i en koordinationsbinding donoratom, mens atomet, der accepterer det par elektroner, der skal tilsluttes, kaldes acceptoratom (Clark, 2012).
Figur 1: repræsentation af en koordinationsbinding mellem donoratom (N) og acceptoren (H).
En koordinationsbinding er repræsenteret af en pil, der starter fra donoratomer og slutter ved acceptoratom (figur 1). I nogle tilfælde kan donoren være et molekyle.
I dette tilfælde kan et atom i molekylet donere elektronparret, som ville være Lewis-basen, mens molekylet med den accepterende kapacitet ville være Lewis-syren (Coordinate Covalent Bond, SF).
En koordinationsbinding har karakteristika, der ligner den for en simpel kovalent binding. Forbindelser, der har denne type binding, har generelt et lavt smelte- og kogepunkt med en ikke-eksisterende coulombisk interaktion mellem atomerne (i modsætning til den ioniske binding) og forbindelserne er meget opløselige i vand (Atkins, 2017).
Nogle eksempler på koordinater af kovalente bindinger
Det mest almindelige eksempel på en koordinationsbinding er ammoniumion, som dannes ved kombinationen af et ammoniakmolekyle og en proton fra en syre.
I ammoniak har nitrogenatomet et ensomt par elektroner, når det er færdig med octet. Doner dette ene par til hydrogenion, således bliver nitrogenatomet en donor. Hydrogenatom bliver acceptoren (Schiller, SF).
Figur 2: repræsentation af hydroniumion-koordinationbindingen.
Et andet almindeligt eksempel på en dativbinding er dannelsen af hydroniumionen. Som med ammoniumionen tjener det frie elektronpar af vandmolekylet som en donor til protonet, der er acceptoren (figur 2).
Det skal dog bemærkes, at når koordinationsbindingen først er blevet etableret, er alle hydrogener bundet til ilt nøjagtigt ækvivalente. Når en hydrogenion nedbrydes igen, er der ingen forskel mellem, hvilken af hydrogenerne frigives.
Et fremragende eksempel på en Lewis-syre-base-reaktion, der illustrerer dannelsen af en koordinat-kovalent binding, er bortrifluorid-adduktionsdannelsesreaktionen med ammoniak.
Bortrifluorid er en forbindelse, der ikke har en ædel gasstruktur omkring boratom. Bor har kun 3 par elektroner i sin valensskal, så det siges, at BF3 er elektronmangel.
Det ikke-delte elektronpar ammoniakkvælstof kan bruges til at overvinde denne mangel, og der dannes en forbindelse, der involverer en koordinationsbinding.
Figur 3: Addukt mellem bortrifluoridmolekyle og ammoniak.
Dette par elektroner fra nitrogen doneres til borons tomme p orbital. Her er ammoniak Lewis-basen og BF3 er Lewis-syren.
Koordinationskemi
Der er en gren af uorganisk kemi dedikeret udelukkende til studiet af forbindelser, der danner overgangsmetaller. Disse metaller slutter sig til andre atomer eller molekyler gennem koordinationsbindinger for at danne komplekse molekyler.
Disse molekyler er kendt som koordinationsforbindelser, og videnskaben, der studerer dem, kaldes koordinationskemi.
I dette tilfælde er stoffet, der er bundet til metallet, som vil være elektrondonor, kendt som en ligand, og koordinationsforbindelser er almindeligt kendt som komplekser.
Koordinationsforbindelser inkluderer stoffer som vitamin B12, hæmoglobin og chlorophyll, farvestoffer og pigmenter og katalysatorer, der anvendes til fremstilling af organiske stoffer (Jack Halpern, 2014).
Et eksempel på en kompleks ion ville være cobalt 2+ -komplekset, der ville være dichloraminenethylendiaminkobolt (IV).
Koordinationskemi voksede ud af værket af Alfred Werner, en schweizisk kemiker, der undersøgte forskellige forbindelser af kobolt (III) -chlorid og ammoniak. Efter tilsætning af saltsyre fandt Werner, at ammoniakken ikke kunne fjernes fuldstændigt. Han foreslog derefter, at ammoniakken skulle være tættere bundet til den cobalt centrale ion.
Når vandig sølvnitrat blev tilsat, var et af de dannede produkter imidlertid fast sølvchlorid. Mængden af dannet sølvchlorid var relateret til antallet af ammoniakmolekyler bundet til cobalt (III) chlorid.
For eksempel når sølvnitrat blev tilsat til CoCl 3 · 6NH 3, alle tre chlorider blev omdannet til sølvchlorid.
Men når sølvnitrat blev tilsat til CoCl 3 · 5NH 3, kun 2 af de 3 chlorider dannede sølvchlorid. Når CoCl 3.4NH 3 blev behandlet med sølvnitrat, en af de tre chlorider udfældede som sølvchlorid.
De resulterende observationer antydede dannelse af komplekse forbindelser eller koordinationsforbindelser. I den interne koordinations sfære, også i nogle tekster omtalt som den første sfære, er liganderne direkte fastgjort til det centrale metal.
I den ydre koordinations sfære, nogle gange kaldet den anden sfære, er andre ioner knyttet til den komplekse ion. Werner blev tildelt Nobelprisen i 1913 for sin teori om koordination (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).
Denne teori om koordination gør, at overgangsmetaller har to typer valens: den første valens, bestemt af metalets oxidationsnummer, og den anden valence kaldet koordinationsnummeret.
Oxidationsnummeret fortæller, hvor mange kovalente bindinger der kan dannes i metallet (eksempel jern (II) producerer FeO), og koordinationsnummeret fortæller, hvor mange koordinationsbindinger der kan dannes i komplekset (eksempel jern med koordination nummer 4 producerer - og 2-) (Koordinationsforbindelser, 2017).
I tilfælde af kobolt har den et koordination nummer 6. Derfor blev der i Werners eksperimenter, når man tilsætter sølvnitrat, altid opnået den mængde sølvchlorid, der ville efterlade en hexakoordineret kobolt.
Koordinationsbindingerne af denne type forbindelser har karakteristika ved at blive farvet.
Faktisk er de ansvarlige for den typiske farvning, der er forbundet med et metal (rød jern, blå kobolt osv.) Og er vigtige for atomemission og absorptionsspektrofotometriske tests (Skodje, SF).
Referencer
- Atkins, PW (2017, 23. januar). Kemisk binding. Gendannes fra britannica.com.
- Clark, J. (2012, september). CO-ORDINAT (DATIV KVALENT) BINDING. Gendannes fra chemguide.co.uk.
- Koordinere kovalent obligation. (SF). Gendannes fra chemistry.tutorvista.
- Koordinationsforbindelser. (2017, 20. april). Gendannes fra chem.libretexts.org.
- Introduktion til koordinationskemi. (2017, 20. april). Gendannes fra chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (2014, 6. januar). Koordinationsforbindelse. Gendannes fra britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Koordinere kovalent limning. Gendannes fra easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Koordinere kovalent obligation: Definition og eksempler. Gendannes fra study.com.