En kovalent koordinatbindning eller koordinationsbindning är en typ av bindning där en av de bifogade atomerna levererar alla de delade elektronerna.
I en enkel kovalent bindning tillför varje atom en elektron till bindningen. Å andra sidan, i en koordineringsbindning, kallas atomerna som donerar elektron för att bilda en bindning givaratom, medan den atomen som accepterar paret av elektroner att gå med kallas acceptoratom (Clark, 2012).
Figur 1: representation av en koordinationsbindning mellan givaratom (N) och acceptorn (H).
En koordinationsbindning representeras av en pil som startar från givaratomerna och slutar vid acceptomatom (figur 1). I vissa fall kan givaren vara en molekyl.
I detta fall kan en atom i molekylen donera elektronparet, som skulle vara Lewis-basen, medan molekylen med acceptansförmågan skulle vara Lewis-syran (Coordinate Covalent Bond, SF).
En koordinationsbindning har egenskaper som liknar den för en enkel kovalent bindning. Föreningar som har denna typ av bindning har i allmänhet en låg smältpunkt och kokpunkt, med en obefintlig coulombisk interaktion mellan atomerna (till skillnad från den joniska bindningen) och föreningarna är mycket lösliga i vatten (Atkins, 2017).
Några exempel på koordinat kovalenta bindningar
Det vanligaste exemplet på en koordinationsbindning är ammoniumjonen, som bildas genom kombinationen av en ammoniakmolekyl och en proton från en syra.
I ammoniak har kväveatomen ett ensamt par elektroner efter att ha fullbordat sin oktett. Donera detta ensamma par till vätejon, så att kväveatomen blir en givare. Väteatomen blir acceptorn (Schiller, SF).
Figur 2: representation av hydroniumjonkoordinationbindningen.
Ett annat vanligt exempel på en dativbindning är bildningen av hydroniumjonen. Liksom med ammoniumjonen tjänar det fria elektronparet i vattenmolekylen som en givare till protonen som är acceptorn (figur 2).
Det bör emellertid noteras att när samordningsbindningen har upprättats är alla vätgas som är bundna till syre exakt likvärdiga. När en vätejon bryter ned igen finns det ingen diskriminering mellan vilken av vätgaserna som frigörs.
Ett utmärkt exempel på en Lewis-syrabasreaktion, som illustrerar bildandet av en koordinatkovalent bindning, är bortrifluorid-adduktionsbildningsreaktionen med ammoniak.
Bortrifluorid är en förening som inte har en ädelgasstruktur runt boratom. Boron har bara 3 par elektroner i sitt valensskal så BF3 sägs vara elektronbrist.
Det odelade elektronparet ammoniakkväve kan användas för att övervinna den bristen, och en förening bildas som involverar en koordinationsbindning.
Figur 3: Addukt mellan bortrifluoridmolekyl och ammoniak.
Det paret av elektroner från kväve doneras till borons tomma p orbital. Här är ammoniak Lewisbasen och BF3 är Lewis-syran.
Koordinationskemi
Det finns en gren av oorganisk kemi som uteslutande är avsedd för studier av föreningar som bildar övergångsmetaller. Dessa metaller sammanfogar andra atomer eller molekyler genom koordinationsbindningar för att bilda komplexa molekyler.
Dessa molekyler är kända som koordinationsföreningar och vetenskapen som studerar dem kallas koordinationskemi.
I detta fall är det ämne som är fäst vid metallen, som skulle vara elektrondonatorn, känt som en ligand och koordinationsföreningar är vanligtvis kända som komplex.
Koordinationsföreningar inkluderar ämnen som vitamin B12, hemoglobin och klorofyll, färgämnen och pigment och katalysatorer som används vid framställningen av organiska ämnen (Jack Halpern, 2014).
Ett exempel på en komplex jon är kobolt 2+ -komplexet, vilket skulle vara dikloraminenetylendiaminkobolt (IV).
Koordinationskemi växte ut ur arbetet av Alfred Werner, en schweizisk kemist som undersökte olika föreningar av kobolt (III) klorid och ammoniak. Efter tillsatsen av saltsyra fann Werner att ammoniaken inte kunde avlägsnas fullständigt. Han föreslog sedan att ammoniaken skulle vara mer bunden till den centrala koboltjonen.
När vattenhaltigt silvernitrat tillsattes var en av de bildade produkterna emellertid fast silverklorid. Mängden bildad silverklorid var relaterad till antalet ammoniakmolekyler bundna till kobolt (III) klorid.
Till exempel, när silvernitrat sattes till CoCl 3 · 6NH 3 , alla tre klorider omvandlades till silverklorid.
Emellertid, när silvernitrat sattes till CoCl 3 · 5NH 3 , endast två av de 3 klorider bildade silverklorid. När CoCl 3 .4NH 3 behandlades med silvernitrat, en av de tre klorider utfällda såsom silverklorid.
De resulterande observationerna föreslog bildning av komplexa eller koordinationsföreningar. I den interna koordinationssfären, även i vissa texter benämnd den första sfären, är liganderna direkt fästa vid den centrala metallen.
I den yttre koordinationsfären, ibland kallad den andra sfären, är andra joner fästa till den komplexa jonen. Werner tilldelades Nobelpriset 1913 för sin teori om samordning (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).
Denna teori om koordination gör att övergångsmetaller har två typer av valens: den första valensen, bestämd av oxidationsnumret för metallen, och den andra valensen som kallas koordinationsnumret.
Oxidationsnumret berättar hur många kovalenta bindningar som kan bildas i metallen (exempelvis järn (II) producerar FeO) och koordinationsnumret berättar hur många koordinationsbindningar som kan bildas i komplexet (exempelvis järn med koordination nummer 4 producerar - och 2- ) (Koordinationskomponenter, 2017).
När det gäller kobolt har den ett koordinationsnummer 6. Det är därför som Werner: s experiment, när man tillsatte silvernitrat, alltid erhöll mängden silverklorid som skulle lämna en hexakoordinerad kobolt.
Koordinationsbindningarna för denna typ av förening har kännetecknet av att vara färgade.
De är faktiskt ansvariga för den typiska färgningen förknippad med en metall (röd järn, blå kobolt, etc.) och är viktiga för atomutsläpp och absorptionsspektrofotometriska test (Skodje, SF).
referenser
- Atkins, PW (2017, 23 januari). Kemisk bindning. Återställs från britannica.com.
- Clark, J. (2012, september). CO-ORDINATE (DATIV COVALENT) BINDNING. Återställs från chemguide.co.uk.
- Koordinera kovalent obligation. (SF). Återställs från chemistry.tutorvista.
- Samordningskomponenter. (2017, 20 april). Återställs från chem.libretexts.org.
- Introduktion till koordinationskemi. (2017, 20 april). Återställs från chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (2014, 6 januari). Koordinationsförening. Återställs från britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Koordinera kovalent limning. Återställs från easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Koordinera kovalent bindning: definition och exempel. Återställs från study.com.