Geometria koordynacyjna
Termin geometria koordynacyjna jest używany w wielu pokrewnych dziedzinach chemii i chemii / fizyki ciała stałego.
Cząsteczki
Geometria koordynacyjna atomu to wzór geometryczny utworzony przez atomy wokół atomu centralnego.
Nieorganiczne kompleksy koordynacyjne
W dziedzinie nieorganicznych kompleksów koordynacyjnych jest to wzór geometryczny utworzony przez atomy w ligandach, które są związane z centralnym atomem w cząsteczce lub kompleksie koordynacyjnym . Układ geometryczny będzie się różnić w zależności od liczby i rodzaju ligandów związanych z centrum metalu oraz preferencji koordynacyjnych atomu centralnego, zazwyczaj metalu w kompleksie koordynacyjnym . Liczba połączonych atomów (tj. liczba wiązań σ między atomem centralnym a ligandami) nazywana jest liczbą koordynacyjną . Wzór geometryczny można opisać jako wielościan , w którym wierzchołki wielościanu są środkami koordynujących atomów w ligandach.
Preferencja koordynacyjna metalu często zmienia się wraz z jego stopniem utlenienia. Liczba wiązań koordynacyjnych ( liczba koordynacyjna ) może wahać się od dwóch aż do 20 w Th(η 5 -C 5 H 5 ) 4 .
Jedną z najczęstszych geometrii koordynacyjnych jest ośmiościan , w którym sześć ligandów jest skoordynowanych z metalem w symetrycznym rozkładzie, co prowadzi do powstania ośmiościanu, jeśli linie zostaną narysowane między ligandami. Inne popularne geometrie koordynacyjne to czworościenny i kwadratowy planarny .
Teorię pola krystalicznego można wykorzystać do wyjaśnienia względnej stabilności związków metali przejściowych o różnej geometrii koordynacyjnej, a także obecności lub braku paramagnetyzmu , podczas gdy VSEPR można zastosować do kompleksów pierwiastków grupy głównej do przewidywania geometrii.
Zastosowanie krystalografii
W strukturze krystalicznej geometria koordynacyjna atomu to geometryczny wzór atomów koordynujących, gdzie definicja atomów koordynujących zależy od zastosowanego modelu wiązania. Na przykład w strukturze jonowej soli kamiennej każdy atom sodu ma sześć sąsiadujących jonów chlorkowych w geometrii oktaedrycznej, a każdy chlorek ma podobnie sześć sąsiadujących jonów sodowych w geometrii oktaedrycznej. W metalach o strukturze sześciennej centrowanej na ciele (bcc) każdy atom ma ośmiu najbliższych sąsiadów w geometrii sześciennej. W metalach o strukturze sześciennej centrowanej na twarz (fcc) każdy atom ma dwunastu najbliższych sąsiadów w geometrii sześcienno-oktaedrycznej .
Tabela geometrii koordynacyjnych
Tabela napotkanych geometrii koordynacyjnych jest pokazana poniżej z przykładami ich występowania w kompleksach występujących jako dyskretne jednostki w związkach i sferach koordynacyjnych wokół atomów w kryształach (gdzie nie ma dyskretnego kompleksu).
| Numer koordynacyjny | Geometria | Przykłady kompleksów dyskretnych (skończonych). | Przykłady w kryształach (nieskończone ciała stałe) | |
|---|---|---|---|---|
| 2 | liniowy |
|
Ag(CN) 2 − w KAg(CN) 2 |
Ag w cyjanku srebra , Au w AuI |
| 3 | płaszczyzna trygonalna |
|
Hgl 3- _ | O w strukturze rutylu TiO2 |
| 4 | czworościenny |
|
CoCl4 2− _ | Zn i S w siarczku cynku , Si w dwutlenku krzemu |
| 4 | Kwadratowy planarny |
|
AgF 4 − | CuO |
| 5 | Trygonalny bipiramidalny |
|
SnCl 5- _ | |
| 5 | kwadratowa piramida |
|
InCl 5 2− w (NEt 4 ) 2 InCl 5 | |
| 6 | ośmiościenny |
|
Fe( H2O ) 6 2+ | Na i Cl w NaCl |
| 6 | pryzmatyczne trygonalne |
|
W( CH3 ) 6 | Jak w NiAs , Mo w MoS 2 |
| 7 | pięciokątna bipiramida |
|
ZrF 7 3− w (NH 4 ) 3 ZrF 7 | Pa w PaCl 5 |
| 7 | ograniczony ośmiościenny |
|
MOF 7 − | La w A-La 2 O 3 |
| 7 | ograniczony trygonalny pryzmatyczny |
|
TaF 7 2− w K 2 TaF 7 | |
| 8 | kwadratowy antypryzmatyczny |
|
TaF 8 3− w Na 3 TaF 8 Zr(H 2 O) 8 4+ kompleks wodny |
Jodek toru(IV). |
| 8 |
dwunastościan (uwaga: chociaż jest to termin powszechnie używany, prawidłowym terminem jest „bisdisfenoid” lub „ zadarty disfenoid ”, ponieważ ten wielościan jest deltaedrem ) |
|
Mo(CN) 8 4− w K 4 [Mo(CN) 8 ] .2H 2O | Zr w K 2 ZrF 6 |
| 8 | dwukapłowy trygonalny pryzmatyczny |
|
ZrF 8 4− | PuBr 3 |
| 8 | sześcienny | Chlorek cezu , fluorek wapnia | ||
| 8 | sześciokątny bipiramid |
|
N w Li 3 N | |
| 8 | ośmiościenny, trans-dwugłowy | Ni w arsenku niklu , NiAs; 6 Jako sąsiedzi + 2 zaślepki Ni | ||
| 8 | trygonalny graniastosłup, trójkątna twarz dwugłowa | Ca w CaFe 2 O 4 | ||
| 9 | pryzmat trygonalny trójkapsowy |
|
[ReH 9 ] 2− w nonahydrydorenianie potasu Th(H 2 O) 9 4+ wodny kompleks |
SrCl2.6H2O , Th w RbTh3F 13 _ _ |
| 9 | zaślepiony kwadrat antypryzmatyczny |
|
[Th(tropolonian) 4 (H2O ) ] | La w późnym 2 |
| 10 | dwukarpowy kwadratowy antypryzmatyczny | T(C 2 O 4 ) 4 2− | ||
| 11 | Th w [Th IV (NO 3 ) 4 (H 2 O) 3 ] (NO 3 − jest dwukleszczowy) | |||
| 12 | dwudziestościan |
|
Th w Th(NO 3 ) 6 2− jon w Mg[Th(NO 3 ) 6 ].8H 2 O | |
| 12 | sześcienny ośmiościan |
|
Zr IV (η 3 - (BH 4 ) 4 ) | atomy w metalach fcc np. Ca |
| 12 | antykuboośmiościan ( trójkątny ortobicupola ) |
|
atomy w metalach hcp np. Sc | |
| 12 | dwukapłowy sześciokątny antypryzmatyczny | U(BH 4 ) 4 |
Nazewnictwo związków nieorganicznych
IUPAC wprowadził symbol wielościanu jako część swoich zaleceń IUPAC dotyczących chemii nieorganicznej z 2005 r., Aby opisać geometrię wokół atomu w związku. IUCr zaproponowało symbol, który jest pokazany jako indeks górny w nawiasach kwadratowych we wzorze chemicznym. Na przykład CaF 2 to Ca [8cb] F 2 [4t] , gdzie [8cb] oznacza koordynację sześcienną, a [4t] oznacza czworościan. Równoważne symbole w IUPAC to CU -8 i T -4. Symbol IUPAC ma zastosowanie do kompleksów i cząsteczek, podczas gdy propozycja IUCr odnosi się do krystalicznych ciał stałych.