Che cos'è un collegamento covalente coordinato? (con esempi)



unlegame covalente coordinatoo il collegamento di coordinamento è un tipo di legame in cui uno degli atomi attaccati fornisce tutti gli elettroni condivisi.

In un semplice legame covalente, ogni atomo fornisce un elettrone al legame. D'altra parte deve essere un legame di coordinazione, gli atomi che dona elettroni per formare un legame sono chiamati atomo donatore, come l'atomo accetta la coppia di elettroni di unirsi chiamato atomo accettore (Clark, 2012).

Figura 1: rappresentazione di un collegamento di coordinamento tra l'atomo del donatore (N) e l'accettore (H).

Un legame di coordinazione è rappresentato da una freccia che parte dagli atomi del donatore e termina con l'atomo accettore (Figura 1). In alcuni casi il donatore può essere una molecola.

In questo caso, un atomo nella molecola può donare coppia di elettroni, che sarebbe la molecola base di Lewis, mentre la capacità accettore sarebbe l'acido di Lewis (Coordinate legame covalente, S.F.).

Un collegamento di coordinamento ha caratteristiche simili a quelle di un semplice collegamento covalente. Composti che possiedono tale collegamento solito hanno bassa fusione ed ebollizione con un'interazione coulombiane inesistente tra gli atomi (a differenza della legame ionico) ed i composti sono altamente solubili in acqua (Atkins, 2017).

Alcuni esempi di legami covalenti coordinati

L'esempio più comune di un legame di coordinazione è lo ione ammonio, che è formato dalla combinazione di una molecola di ammoniaca e un protone da un acido.

Nell'ammoniaca, l'atomo di azoto ha una coppia solitaria di elettroni dopo aver completato il suo ottetto. Dona questa coppia solitaria allo ione idrogeno, così l'atomo di azoto diventa un donatore. L'atomo di idrogeno diventa l'accettore (Schiller, S.F.).

Figura 2: rappresentazione del collegamento di coordinamento dello ione idronio.

Un altro esempio comune di collegamento dativo è la formazione dello ione idronio. Come con lo ione ammonio, la coppia di elettroni liberi della molecola d'acqua serve come donatore del protone che è l'accettore (Figura 2).

Tuttavia, si deve tenere conto del fatto che una volta stabilito il collegamento di coordinamento, tutti gli idrogeni legati all'ossigeno sono esattamente equivalenti. Quando un ione idrogeno viene rotto di nuovo, non vi è discriminazione tra quale idrogeno viene rilasciato.

Un ottimo esempio di una reazione acido di Lewis di base, che illustra la formazione di un legame covalente coordinate reazione di formazione è l'addotto di trifluoruro di boro con ammoniaca.

Il trifluoruro di boro è un composto che non ha una struttura di gas nobile intorno all'atomo di boro. Il boro ha solo 3 coppie di elettroni nel suo guscio di valenza, quindi si dice che BF3 sia carente di elettroni.

La coppia non condivisa di elettroni di azoto ammoniacale può essere utilizzata per superare tale carenza e si forma un composto che coinvolge un legame di coordinazione.

Figura 3: Addotti tra la molecola di trifluoruro di boro e l'ammoniaca.

Quella coppia di elettroni di azoto è donata al porbitale vuoto del boro. Qui, l'ammoniaca è la base di Lewis e BF3 è l'acido di Lewis.

Chimica di coordinamento

Esiste una branca della chimica inorganica dedicata esclusivamente allo studio di composti che formano metalli di transizione. Questi metalli si legano ad altri atomi o molecole attraverso legami di coordinazione per formare molecole complesse.

Queste molecole sono conosciute come composti di coordinazione e la scienza che li studia è chiamata chimica di coordinazione.

In questo caso, la sostanza attaccata al metallo, che sarebbe il donatore di elettroni, è nota come ligando e comunemente i composti di coordinazione sono noti come complessi.

composti di coordinazione includono sostanze come la vitamina B12, emoglobina e della clorofilla, coloranti e pigmenti, e catalizzatori usati nella preparazione di sostanze organiche (Jack Halpern, 2014).

Un esempio di ione complesso sarebbe il complesso di cobalto [Co (NH2CH2CH2NH2) 2ClNH3]2+ quale sarebbe dicloroaminethylenediamine di cobalto (IV).

La chimica di coordinazione emerso dal lavoro di Alfred Werner, uno svizzero esaminando vari composti chimici di cloruro di cobalto (III) e ammoniaca. Dopo l'aggiunta di acido cloridrico, Werner osservò che l'ammoniaca non poteva essere completamente eliminata. Successivamente, propose che l'ammoniaca fosse legata più strettamente allo ione centrale di cobalto.

Tuttavia, quando si aggiungeva nitrato d'argento acquoso, uno dei prodotti formati era cloruro di argento solido. La quantità di cloruro d'argento formato era correlata al numero di molecole di ammoniaca legate al cloruro di cobalto (III).

Ad esempio, quando il nitrato d'argento è stato aggiunto a CoCl3 · 6NH3, i tre cloruri furono convertiti in cloruro d'argento.

Tuttavia, quando il nitrato d'argento è stato aggiunto a CoCl3 · 5NH3, solo 2 dei 3 cloruri formavano cloruro d'argento. Quando è stato trattato CoCl3.4NH3 con nitrato d'argento, uno dei tre cloruri precipitati come cloruro d'argento.

Le osservazioni risultanti hanno suggerito la formazione di composti complessi o di coordinazione. Nell'ambito della coordinazione interna, a cui in alcuni testi si fa riferimento anche come prima sfera, i ligandi sono direttamente collegati al metallo centrale.

Nella sfera esterna di coordinamento, a volte chiamata la seconda sfera, altri ioni sono legati allo ione complesso. Werner ha ricevuto il premio Nobel nel 1913 per la sua teoria del coordinamento (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).

Questa teoria del coordinamento fa sì che i metalli di transizione abbiano due tipi di valenza: la prima valenza, determinata dal numero di ossidazione del metallo e dall'altra valenza chiamata numero di coordinazione.

Il numero di ossidazione indica quanti legami covalenti possono essere formati nel metallo (ad esempio il ferro (II) produce FeO) e il numero di coordinazione indica quanti legami di coordinazione possono essere formati nel complesso (esempio di ferro con numero di coordinazione 4 produce [FeCl4]- e [FeCl4]2-) (Coordination Compounds, 2017).

Nel caso del cobalto, ha il coordinamento numero 6. Ecco perché negli esperimenti di Werner, quando si aggiungeva nitrato d'argento, si otteneva sempre la quantità di cloruro d'argento che avrebbe lasciato un cobalto esacomodato.

I collegamenti di coordinamento di questo tipo di composto hanno la caratteristica di essere colorati.

Infatti sono responsabili della tipica colorazione associata a un metallo (ferro rosso, blu cobalto ecc.) E sono importanti per l'assorbimento spettrofotometrico e per i test di emissione atomica (Skodje, S.F.).

riferimenti

  1. Atkins, P. W. (2017, 23 gennaio). Legame chimico Recupero da britannica.com.
  2. Clark, J. (2012, settembre). LEGAME COORDINATO (COVALENTE DETTIVO). Estratto da chemguide.co.uk
  3. Coordinare Covalent Bond. (S.F.). Estratto da chemistry.tutorvista.
  4. Composti di coordinazione. (2017, 20 aprile). Recupero dechem.libretexts.org.
  5. Introduzione alla chimica di coordinamento. (2017, 20 aprile). Estratto da chem.libretexts.org.
  6. Jack Halpern, G. B. (2014, 6 gennaio). Composto di coordinazione Recupero da britannica.com.
  7. Schiller, M. (S.F.). Coordinare il legame covalente. Recupero da easychem.com.
  8. Skodje, K. (S.F.). Coordinate Covalent Bond: definizione ed esempi. Estratto da study.com.