In den meisten Verbindungen der Hauptgruppe verbinden sich die Valenzelektronen der isolierten Atome zu chemischen Bindungen, die der Oktettregel entsprechen. Zum Beispiel überlappen sich die vier Valenzelektronen des Kohlenstoffs mit den Elektronen von vier Wasserstoffatomen und bilden CH₄. Das eine Valenzelektron verlässt Natrium und addiert sich zu den sieben Valenzelektronen des Chlors, um die Ionenformeleinheit NaCl zu bilden (Abbildung 1a). Übergangsmetalle verbinden sich normalerweise nicht auf diese Weise. Sie bilden in erster Linie kovalente Koordinatenbindungen, eine Form der Lewis-Säure-Base-Wechselwirkung, bei der beide Elektronen in der Bindung von einem Donor (Lewis-Base, z. B. Ammoniakmolekül) zu einem Elektronenakzeptor (Lewis-Säure, z. B. Kobalt-Ion) beigetragen werden (Abbildung 1b). Die Lewis-Säure in Koordinationskomplexen, die als zentrales Metallion (oder Atom) bezeichnet wird, ist oft ein Übergangsmetall oder ein inneres Übergangsmetall. Bei den Lewis-Basendonatoren, Liganden genannt, kann es sich um eine Vielzahl von Chemikalien handeln – Atome, Moleküle oder Ionen. Die einzige Voraussetzung ist, dass sie ein oder mehrere Elektronenpaare haben, die an das zentrale Metall abgegeben werden können. Meistens handelt es sich dabei um ein Donoratom (Stickstoffatom, Abbildung 1b) mit einem einsamen Elektronenpaar, das eine Koordinatenbindung zum Metall eingehen kann.

Abbildung 1 (a) Kovalente Bindungen beinhalten die gemeinsame Nutzung von Elektronen, und ionische Bindungen beinhalten die Übertragung von Elektronen, die mit jedem Bindungsatom verbunden sind, wie durch die farbigen Elektronen angezeigt. (b) Bei kovalenten Koordinatenbindungen werden jedoch Elektronen aus einer Lewis-Base an ein Metallzentrum abgegeben. Die einsamen Paare aus sechs Ammoniakmolekülen bilden Bindungen an das Kobalt-Ion und bilden einen oktaedrischen Komplex.

Die Koordinationskugel besteht aus dem zentralen Metallion bzw. Atom und seinen angehängten Liganden. Klammern in einer Formel umschließen die Koordinationssphäre; Arten außerhalb der Klammern sind nicht Teil der Koordinationssphäre. Die Koordinationszahl des zentralen Metallions oder -atoms ist die Anzahl der daran gebundenen Donoratome. Die Koordinationszahl für das Silberion in [Ag(NH₃)₂]⁺ beträgt zwei; für das Kupfer(II)-Ion in [CuCl₄]²⁻ beträgt die Koordinationszahl vier; während für das Kobalt(II)-Ion in [Co(H2O)₆]²⁺ die Koordinationszahl sechs beträgt.

Die Benennung von Komplexen

Die Nomenklatur der Komplexe orientiert sich an einem System, das von Alfred Werner, einem Schweizer Chemiker und Nobelpreisträger, vorgeschlagen wurde, dessen herausragende Arbeit vor mehr als 100 Jahren den Grundstein für ein klareres Verständnis dieser Verbindungen legte. Die folgenden fünf Regeln werden für die Benennung von Komplexen verwendet:

Ist eine Koordinationsverbindung ionisch, so ist das Kation zuerst und das Anion an zweiter Stelle zu benennen, entsprechend der üblichen Nomenklatur.
Benennen Sie zuerst die Liganden, gefolgt vom zentralen Metall. Benennen Sie die Liganden alphabetisch. Negative Liganden (Anionen) werden benannt, indem –o an den Stammnamen der Gruppe angehängt wird. Für die meisten neutralen Liganden wird der Name des Moleküls verwendet. Die vier gängigen Ausnahmen sind Aqua (_H2O), Ammin (NH₃), Carbonyl (CO) und Nitrosyl (NO). Bezeichnen Sie z. B. [Pt(NH₃)₂Cl₄] als Diammintetrachlorplatin(IV).
Wenn mehr als ein Ligand eines bestimmten Typs vorhanden ist, wird die Zahl durch die Präfixe di– (für zwei), tri– (für drei), tetra– (für vier), penta– (für fünf) und hexa– (für sechs) angegeben. Manchmal werden die Präfixe bis– (für zwei), tris– (für drei) und tetrakis– (für vier) verwendet, wenn der Name des Liganden bereits di-, tri– oder tetra– enthält oder wenn der Ligandenname mit einem Vokal beginnt. Zum Beispiel verwendet das Ion Bis(bipyridyl)osmium(II) Bis-, um anzuzeigen, dass zwei Liganden an Os gebunden sind, und jeder Bipyridylligand enthält zwei Pyridingruppen (C₅H₄N).

Wenn es sich bei dem Komplex entweder um ein Kation oder ein neutrales Molekül handelt, wird der Name des zentralen Metallatoms genau wie der Name des Elements geschrieben, gefolgt von einer römischen Zahl in Klammern, um seinen Oxidationszustand anzuzeigen.

Wenn es sich bei dem Komplex um ein Anion handelt, wird das Suffix –ate an den Stamm des Namens des Metalls angehängt, gefolgt von der römischen Ziffernbezeichnung seiner Oxidationsstufe. Manchmal wird der lateinische Name des Metalls verwendet, wenn der englische Name umständlich ist. Zum Beispiel wird Ferrat anstelle von Eisen, Plumbat anstelle von Blei und Zinnat anstelle von Zinnat verwendet.

Der Oxidationszustand des Metalls wird basierend auf den Ladungen jedes Liganden und der Gesamtladung der Koordinationsverbindung bestimmt. In [Cr(H₂O)₄Cl₂]Br hat die Koordinationskugel (in Klammern) beispielsweise eine Ladung von 1+, um das Bromidion auszugleichen. Die Wasserliganden sind neutral und die Chloridliganden sind anionisch mit einer Ladung von jeweils 1−. Um die Oxidationsstufe des Metalls zu bestimmen, wird die Gesamtladung gleich der Summe der Liganden und des Metalls gesetzt: +1 = -2 + x, so dass die Oxidationsstufe (x) gleich +3 ist.

Dieser Text wurde übernommen von Openstax, Chemie 2e, Kapitel 19.2 Koordination Chemie der Übergangsmetalle.