Liaisons métal-ligand

Dans un ion complexe, l'ion métallique est lié à des molécules anioniques ou neutres, appelées ligands. Les ligands ont une ou plusieurs paires d'électrons isolés et agissent comme donneurs de paires d'électrons ou bases de Lewis. Ils donnent la paire d'électrons à l'ion métallique, qui agit comme un accepteur de paires d'électrons ou un acide de Lewis.

Ainsi, une liaison covalente coordonnée entre l'ion métallique et le ligand forme un adduit acide-base de Lewis. L'atome de ligand donnant une paire d'électrons est appelé l'atome donneur. Le nombre d'atomes donneurs entourant l'ion métallique correspond au numéro de coordination de l'ion métallique.

En fonction du nombre d'atomes donneurs présents, les ligands sont en outre classés comme ligands monodentés, bidentés ou polydentés, qui peut être chargé ou neutre. Les ligands monodentés n'ont qu'un seul atome donneur. L'oxygène est un atome donneur dans une molécule d'eau neutre;l'azote est un atome donneur dans un ion cyanure chargé.

Les ligands bidentés ont deux atomes donneurs qui sont suffisamment éloignés pour lier simultanément à un ion métallique. Les atomes d'azote de trois molécules de bipyridine se lient à un ion ruthénium avec le numéro de coordination six. Un ligand polydenté a deux ou plus d'atomes donneurs présent dans sa structure.

Ici, six azotes de deux molécules de diéthylènetriamine se lient à un ion cobalt. Comme plusieurs atomes donneurs semblent contenir l'ion métal central comme une griffe, les ligands bidentés et polydentés sont également appelés agents de chélation. Un agent chélateur a plus d'affinité pour l'ion métal central qu'un ligand monodenté, formant un plus complexe de coordination stable.

C'est ce qu'on appelle l'effet chélatant. Les agents chélateurs sont polyvalents. Ils sont utilisés pour complexer les ions métalliques interférents en réaction pour augmenter la durée de conservation des produits alimentaires en complexant les ions métalliques traces impliqués dans la catalyse des réactions de décomposition ou traitement du saturnisme en utilisant éthylènediaminetétraacétate ou EDTA.

La formation d'ions complexes influence les propriétés physico-chimiques de l'ion métallique et des ligands, comme le changement des potentiels d'oxydation et de réduction ou des couleurs. De plus, les ligands peuvent subir des réactions telles que la déprotonation d'ions métalliques hydratés ou déplacement par un autre ligand fortement attiré. Ici, la molécule d'eau est remplacée par l'ammoniac, qui se lie plus fortement à l'ion métallique.