Ковалентний координують зв'язок або координація зв'язок типу зв'язку , в якій один з атомів , прикріплених поставок всіх загальних електронів.
У простому ковалентному зв’язку кожен атом постачає по одному електрону. З іншого боку, у координаційному зв’язку атоми, які дарують електрон для утворення зв’язку, називаються атомом донора, тоді як атом, який приймає пару електронів до приєднання, називається атомом акцептора (Clark, 2012).
Фігура 1: подання координаційної зв'язку між атомом донора (N) і акцептором (H).
Координаційний зв’язок представлений стрілкою, яка починається від атомів донора і закінчується на атомі акцептора (мал. 1). У деяких випадках донором може бути молекула.
У цьому випадку атом молекули може подарувати електронну пару, яка була б основою Льюїса, тоді як молекула з приймальною здатністю була б кислотою Льюїса (Координатний ковалентний зв’язок, SF).
Координаційний зв’язок має характеристики, аналогічні характеристиці простого ковалентного зв'язку. З'єднання, які мають цей тип зв’язку, як правило, мають низьку температуру плавлення та кипіння з неіснуючою кулонічною взаємодією між атомами (на відміну від іонного зв’язку) та сполуками, дуже розчинними у воді (Atkins, 2017).
Деякі приклади координатних ковалентних зв’язків
Найпоширеніший приклад координаційного зв’язку - іон амонію, який утворюється комбінацією молекули аміаку і протона з кислотою.
В аміаку атом азоту після закінчення свого октету має самотню пару електронів. Подаруйте цю одиноку пару іону водню, таким чином атом азоту стає донором. Атом водню стає акцептором (Шиллер, Сф).
Фіг.2: подання координаційного зв'язку іону гідронію.
Ще один поширений приклад дативної зв'язку - утворення іона гідронію. Як і іон амонію, вільна електронна пара молекули води служить донором протона, який є акцептором (мал. 2).
Однак слід зазначити, що після встановлення координаційної зв’язки всі гідрогени, приєднані до кисню, є рівнозначними. Коли іон водню знову руйнується, немає дискримінації між тим, який з водню виділяється.
Прекрасним прикладом кислотно-лужної реакції Льюїса, що ілюструє утворення координатного ковалентного зв’язку, є реакція утворення трифториду бору з аміаком.
Трифторид бору - це сполука, яка не має благородної газової структури навколо атома бору. У борі є лише 3 пари електронів у валентній оболонці, тому, як кажуть, BF3 є дефіцитним електронів.
Нерозділена електронна пара аміачного азоту може бути використана для подолання цього дефіциту, і утворюється сполука, яка включає координаційну зв'язок.
Малюнок 3: Аддукція між молекулою трифториду бору та аміаком.
Ця пара електронів з азоту передається порожній орбіталі бору. Тут аміак - основа Льюїса, а BF3 - кислота Льюїса.
Координаційна хімія
Існує галузь неорганічної хімії, присвячена виключно вивченню сполук, які утворюють перехідні метали. Ці метали приєднуються до інших атомів або молекул через координаційні зв’язки, утворюючи складні молекули.
Ці молекули відомі як координаційні сполуки, а наука, яка їх вивчає, називається координаційною хімією.
У цьому випадку речовина, пов'язана з металом, який був би донором електронів, відомий як ліганд, а координаційні сполуки зазвичай відомі як комплекси.
Координаційні сполуки включають такі речовини, як вітамін В12, гемоглобін та хлорофіл, барвники та пігменти та каталізатори, що використовуються при приготуванні органічних речовин (Jack Halpern, 2014).
Прикладом складного іона може бути комплекс кобальту 2+ , який би являв собою дихлороамінетилендіамін кобальт (IV).
Хімія координації виросла в результаті роботи Альфреда Вернера, швейцарського хіміка, який досліджував різні сполуки хлориду кобальту (III) та аміаку. Після додавання соляної кислоти Вернер встановив, що аміак не можна повністю вивести. Потім він запропонував аміак бути тісніше пов'язаний з центральним іоном кобальту.
Однак, коли додавали водний нітрат срібла, одним із 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 до складу CoCl 3 · 6NH 3 додавали нітрат срібла , усі три хлориди перетворювали на хлорид срібла.
Однак, коли до складу CoCl 3 · 5NH 3 додавали нітрат срібла , лише 2 з 3 хлоридів утворювали хлорид срібла. Коли CoCl 3 .4NH 3 обробляли нітратом срібла, один із трьох хлоридів осаджувався як хлорид срібла.
Отримані в результаті спостереження пропонували утворення складних або координаційних сполук. У сфері внутрішньої координації, яку в деяких текстах також називають першою сферою, ліганди безпосередньо прикріплені до центрального металу.
У зовнішній сфері координації, яку іноді називають другою сферою, до складного іона приєднуються й інші іони. Вернер був удостоєний Нобелівської премії в 1913 році за свою теорію координації (Вступ до хімії координації, 2017).
Ця теорія координації змушує перехідні метали мати два типи валентності: перша валентність, що визначається окислювальним числом металу, а друга валентність називається координаційним номером.
Окислювальне число говорить про те, скільки ковалентних зв’язків може утворитися в металі (наприклад, залізо (II) виробляє FeO), а число координації вказує, скільки координаційних зв’язків може утворитися в комплексі (наприклад, залізо з координацією №4 виробляє - і 2- ) (Координаційні з'єднання, 2017).
Що стосується кобальту, то він має координацію № 6. Ось чому в експериментах Вернера при додаванні нітрату срібла завжди отримували кількість хлориду срібла, яке залишало б гексакоординований кобальт.
Координаційні зв’язки цього типу сполуки мають властивість бути кольоровими.
Насправді вони відповідають за типове забарвлення, пов'язане з металом (червоне залізо, блакитний кобальт тощо) і важливе значення для спектрофотометричних випробувань атомної емісії та поглинання (Skodje, SF).
Список літератури
- Аткінс, штат Південна Корея (2017, 23 січня). Хімічне з'єднання. Відновлено з britannica.com.
- Кларк, Дж. (2012, вересень). СОБОРОННЕ (ДАТИВНЕ ПОКРИТТЯ) БОНДИНГ. Відновлено з chemguide.co.uk.
- Координація ковалентного зв’язку. (СФ). Відновлюється з хімії.tutorvista.
- Координаційні сполуки. (2017 р., 20 квітня). Відновлено з chem.libretexts.org.
- Вступ до координаційної хімії. (2017 р., 20 квітня). Відновлено з chem.libretexts.org.
- Джек Гальперн, штат ГБ (2014, 6 січня). Координаційна сполука. Відновлено з britannica.com.
- Шиллер, М. (Сф.). Координація ковалентного зв’язку. Відновлено з easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Координація ковалентного зв’язку: визначення та приклади. Відновлено з сайту study.com.