Что такое скоординированная ковалентная связь? (с примерами)

 скоординированная ковалентная связь или координационная связьтип связи, в которой один из прикрепленных атомов поставляет все общие электроны.

В простой ковалентной связи каждый атом подает электрон на связь. С другой стороны, в координационной связи атомы, которые отдают электрон для образования связи, называются атомом-донором, а атом, принимающий пару электронов для соединения, называется атомом-акцептором (Clark, 2012).

Координационная связь представлена ​​стрелкой, которая начинается от донорных атомов и заканчивается у акцепторного атома (рис. 1). В некоторых случаях донором может быть молекула.

В этом случае атом в молекуле может пожертвовать пару электронов, которые будут основанием Льюиса, в то время как молекула с акцепторной способностью будет кислотой Льюиса (Coordinate Covalent Bond, S.F.).

Координационная связь имеет характеристики, аналогичные характеристикам простой ковалентной связи. Соединения, которые имеют этот тип связи, обычно имеют низкие температуры плавления и кипения с несуществующим кулоновским взаимодействием между атомами (в отличие от ионной связи), и соединения очень хорошо растворяются в воде (Atkins, 2017).

Некоторые примеры согласованных ковалентных связей

Наиболее распространенным примером координационной связи является ион аммония, который образуется в результате сочетания молекулы аммиака и протона из кислоты.

В аммиаке атом азота имеет одиночную пару электронов после завершения своего октета. Пожертвуйте эту уединенную пару иону водорода, чтобы атом азота стал донором. Атом водорода становится акцептором (Schiller, S.F.).

Другим распространенным примером дативной связи является образование иона гидроксония. Как и в случае с ионом аммония, пара свободных электронов молекулы воды служит донором протона, который является акцептором (рисунок 2).

Однако необходимо учитывать, что после установления координационной связи все атомы водорода, связанные с кислородом, в точности эквивалентны. Когда ион водорода снова разрушается, нет никакой разницы между тем, какой из водорода выделяется.

Превосходным примером кислотно-щелочной реакции Льюиса, которая иллюстрирует образование ковалентной координатной связи, является реакция образования аддукта трифторида бора с аммиаком..

Трифторид бора - это соединение, которое не имеет структуры благородного газа вокруг атома бора. Бор имеет только 3 пары электронов в своей валентной оболочке, поэтому говорят, что BF3 имеет дефицит электронов.

Неразделенная электронная пара азота аммиака может быть использована для преодоления этого недостатка, и образуется соединение, которое включает координационную связь.

Эта электронная пара азота передается на пустую орбиталь бора. Здесь аммиак является основой Льюиса, а BF3 является кислотой Льюиса.

Координационная химия

Существует раздел неорганической химии, посвященный исключительно изучению соединений, образующих переходные металлы. Эти металлы связываются с другими атомами или молекулами через координационные связи, образуя сложные молекулы.

Эти молекулы известны как координационные соединения, а наука, которая их изучает, называется координационной химией..

В этом случае вещество, присоединенное к металлу, которое будет донором электронов, известно как лиганд, и обычно координационные соединения известны как комплексы..

Координационные соединения включают такие вещества, как витамин B12, гемоглобин и хлорофилл, красители и пигменты, а также катализаторы, используемые при приготовлении органических веществ (Jack Halpern, 2014).

Примером комплексного иона будет комплекс кобальта [Co (NH)₂СН₂СН₂Нью-Гемпшир₂) 2ClNH₃]²⁺  который будет дихлороэтилендиамин кобальт (IV).

Координационная химия возникла из работы Альфреда Вернера, швейцарского химика, который исследовал различные соединения хлорида кобальта (III) и аммиака. После добавления соляной кислоты Вернер заметил, что аммиак не может быть полностью удален. Затем он предложил, чтобы аммиак был более тесно связан с центральным ионом кобальта.

Однако когда добавляли водный нитрат серебра, одним из образовавшихся продуктов был твердый хлорид серебра. Количество образовавшегося хлорида серебра было связано с количеством молекул аммиака, связанных с хлоридом кобальта (III)..

Например, когда нитрат серебра был добавлен к CoCl₃ · 6NH₃, три хлорида стали хлоридом серебра.

Однако, когда нитрат серебра был добавлен к CoCl₃ · 5 НН₃, только 2 из 3 хлоридов образовали хлорид серебра. Когда CoCl был обработан₃.4NH₃  с нитратом серебра, один из трех хлоридов осаждается в виде хлорида серебра.

Полученные наблюдения свидетельствуют о формировании сложных или координационных соединений. В сфере внутренней координации, которая также упоминается в некоторых текстах как первая сфера, лиганды напрямую связаны с центральным металлом.

Во внешней сфере координации, иногда называемой второй сферой, другие ионы связаны со сложным ионом. Вернер был удостоен Нобелевской премии в 1913 году за свою теорию координации (Введение в координационную химию, 2017).

Эта координационная теория позволяет переходным металлам иметь два типа валентности: первая валентность, определяемая числом окисления металла, и другая валентность, называемая координационным числом..

Число окисления указывает, сколько ковалентных связей может образоваться в металле (например, железо (II) производит FeO), а координационное число говорит, сколько координационных связей может образоваться в комплексе (например, железо с координационным числом 4 дает [FeCl₄]^- и [FeCl₄]^2-) (Координационные соединения, 2017).

В случае кобальта он имеет координационное число 6. Именно поэтому в экспериментах Вернера при добавлении нитрата серебра всегда получалось количество хлорида серебра, которое оставляло бы гексакоординированный кобальт..

Координационные звенья этого типа соединения имеют характерную окраску.

Фактически они отвечают за типичную окраску, связанную с металлом (красное железо, синий кобальт и т. Д.), И важны для спектрофотометрического поглощения и испытаний на атомную эмиссию (Skodje, S.F.).

ссылки

1. Аткинс, П. У. (2017, 23 января). Химическая связь. Восстановлено с britannica.com.
2. Кларк Дж. (2012, сентябрь). КООРДИНАТНАЯ (ДАТИВНАЯ КОВАЛЕНТНАЯ) СВЯЗЬ. Получено с chemguide.co.uk.
3. Координата Ковалент Бонд. (S.F.). Извлеченный из химии..
4. Координационные соединения. (2017, 20 апреля). Восстановленный dechem.libretexts.org.
5. Введение в координационную химию. (2017, 20 апреля). Получено с сайта chem.libretexts.org.
6. Джек Халперн, Г. Б. (2014, 6 января). Координационное соединение. Восстановлено с britannica.com.
7. Шиллер М. (С.Ф.). Координация ковалентных связей. Восстановлено от easychem.com.
8. Скодье К. (С.Ф.). Координатная ковалентная связь: определение и примеры. Получено с study.com.