Що таке координований ковалентний зв'язок? (з прикладами)

A координована ковалентна зв'язок або координаційне посиланнятип зв'язку, в якому один з приєднаних атомів постачає всі спільні електрони.

У простому ковалентному зв'язку кожен атом постачає електрон до зв'язку. З іншого боку, в координаційному зв'язку атоми, які дарують електрон для утворення зв'язку, називаються донорним атомом, тоді як атом, який приймає пару електронів для приєднання, називається акцепторним атомом (Clark, 2012)..

Координаційна зв'язок представлена ​​стрілкою, яка починається від донорських атомів і закінчується на атомі акцептора (рис. 1). У деяких випадках донор може бути молекулою.

У цьому випадку атом в молекулі може подарувати пару електронів, яка була б базою Льюїса, в той час як молекула з акцепторною здатністю була б кислотою Льюїса (Координатна ковалентна бонда, S.F.)..

Координаційна зв'язок має характеристики, аналогічні характеристикам простої ковалентної зв'язку. Сполуки, що мають цей тип зв'язків, зазвичай мають низькі температури плавлення і кипіння, з неіснуючою кулоновою взаємодією між атомами (на відміну від іонного зв'язку) і сполуки дуже розчинні у воді (Atkins, 2017).

Деякі приклади скоординованих ковалентних зв'язків

Найбільш поширеним прикладом координаційної зв'язку є іон амонію, який утворюється при поєднанні молекули аміаку і протона з кислотою..

У аміаку атом азоту має самотню пару електронів після завершення свого октету. Дайте цю солітарну пару водневому іону, тому атом азоту стає донором. Атом водню стає акцептором (Schiller, S.F.).

Іншим типовим прикладом дативного зв'язку є утворення іону гідронію. Як і іон амонію, вільна електронна пара молекули води служить донором протона, який є акцептором (фіг.2)..

Однак необхідно враховувати, що як тільки координаційна зв'язок встановлена, всі гідрогени, пов'язані з киснем, є рівноцінними. Коли іон водню знову розривається, немає ніякої дискримінації між тим, який виділяється водень.

Чудовим прикладом базової кислотної реакції Льюїса, що ілюструє формування ковалентного координатного зв'язку, є реакція утворення аддукту трифториду бору з аміаком.

Трифторид бору являє собою з'єднання, яке не має структури благородного газу навколо атома бору. Бор має тільки 3 пари електронів у валентній оболонці, тому кажуть, що BF3 має недостатню кількість електронів.

Недозволену електронну пару аміачного азоту можна використовувати для подолання цього дефіциту, і утворюється з'єднання, яке включає координаційну зв'язок.

Ця електронна пара азоту подається до порожньої орбіталі бору. Тут аміак є основою Льюїса, а BF3 - кислотою Льюїса.

Координаційна хімія

Існує галузь неорганічної хімії, присвячена виключно дослідженню сполук, що утворюють перехідні метали. Ці метали зв'язуються з іншими атомами або молекулами через координаційні зв'язки, утворюючи складні молекули.

Ці молекули відомі як координаційні сполуки, а наука, що вивчає їх, називається координаційною хімією.

У цьому випадку речовина, приєднане до металу, який би був донором електронів, відомо як ліганд і зазвичай координаційні сполуки відомі як комплекси..

Координаційні сполуки включають такі речовини, як вітамін В12, гемоглобін і хлорофіл, барвники і пігменти, а також каталізатори, що використовуються при приготуванні органічних речовин (Jack Halpern, 2014)..

Прикладом складного іона може бути комплекс кобальту [Co (NH)₂CH₂CH₂NH₂2ClNH₃]²⁺  який був би дихлораметилендиамін кобальту (IV).

Координаційна хімія виникла в роботі швейцарського хіміка Альфреда Вернера, який досліджував різні сполуки хлориду кобальту (III) і аміаку. Після додавання соляної кислоти Вернер зауважив, що аміак не може бути повністю ліквідований. Далі він запропонував більш щільно зв'язати аміак з центральним іоном кобальту.

Однак, коли додавали водний нітрат срібла, одним з утворених продуктів був твердий хлорид срібла. Кількість утвореного хлориду срібла було пов'язано з кількістю молекул аміаку, пов'язаних з хлоридом кобальту (III).

Наприклад, коли нітрат срібла додавали до CoCl₃ · 6НН₃, три хлориди стали хлоридом срібла.

Однак коли нітрат срібла додавали до CoCl₃ · 5NH₃, тільки 2 з 3 хлоридів утворили хлорид срібла. Коли CoCl обробляли₃.4NH₃  з нітратом срібла, один з трьох хлоридів осаджують у вигляді хлориду срібла.

Отримані спостереження передбачали утворення складних або координаційних сполук. У сфері внутрішньої координації, яка також згадується в деяких текстах як перша сфера, ліганди безпосередньо пов'язані з центральним металом.

У зовнішній сфері координації, яка іноді називається другою сферою, інші іони пов'язані з комплексним іоном. Вернер отримав Нобелівську премію в 1913 році за свою теорію координації (Вступ до координаційної хімії, 2017).

Ця координаційна теорія робить перехідні метали двома типами валентності: перша валентність, що визначається кількістю окислення металу, а іншу валентністю називається координаційним числом.

Кількість окислення показує, скільки ковалентних зв'язків може бути утворено в металі (наприклад, залізо (II) виробляє FeO), а координаційне число вказує, скільки координаційних зв'язків може бути утворено в комплексі (наприклад, залізо з координаційним числом 4 продукує [FeCl])₄]^- і [FeCl₄]^2-) (Координаційні з'єднання, 2017).

У випадку кобальту він має координаційне число 6. Тому в експериментах Вернера при додаванні нітрату срібла завжди було отримано кількість хлориду срібла, що залишило б гексакоординированний кобальт..

Координаційні ланки цього типу мають характерне забарвлення.

Фактично вони відповідають за типове забарвлення, пов'язане з металом (червоне залізо, синій кобальт тощо) і є важливими для спектрофотометричних випробувань поглинання та атомної емісії (Skodje, S.F.).

Список літератури

1. Atkins, P. W. (2017, 23 січня). Хімічні зв'язки. Відновлено з britannica.com.
2. Clark, J. (2012, вересень). ЗВ'ЯЗКУ КООРДІНАТУ (DATIVE COVALENT). Отримано з chemguide.co.uk.
3. Координація ковалентного Бонда. (S.F.). Відновлюється від хімії.
4. Координаційні сполуки. (2017, 20 квітня). Відновлено dechem.libretexts.org.
5. Вступ до координаційної хімії. (2017, 20 квітня). Отримано з chem.libretexts.org.
6. Джек Халперн, Г. Б. (2014, 6 січня). Координаційна сполука. Відновлено з britannica.com.
7. Schiller, M. (S.F.). Координатний ковалентний зв'язок. Відновлено з easychem.com.
8. Skodje, K. (S.F.). Координатна ковалентна зв'язок: визначення та приклади. Отримано з study.com.