מספר קואורדינציה וגיאומטריה

למתכות מעבר רבות יש מספרי חמצון רבים, התורמים לתכונות הייחודיות שלהם, כגון צבעם. אבל איך נקבע מספר החמצון של המתכת? תרכובות קוארדיטיביות הן בעלות מטען חשמלי ניטרלי, המורכב מתרכובת קוארדינטיביות ומיונים נגדיים עם ערכיות ראשית ומשנית.

הערכיות הראשית היא מספר החמצון של יון המתכת. כדי לחשב את מספר החמצון, התחילו בזיהוי המטענים הנתרמים על ידי ליגנות ועל ידי יונים נגדיים. בשלב הבא סכמו את המטענים ומצאו את מספר החמצון של יון המתכת.

אם כל הליגנדות ניטרליות, המטען של הקומפלקס היוני הופך למספר החמצון של יון המתכת. הערכיות המשנית מתייחסת למספר הליגנדות הקשורות באופן ישיר ליון המתכת המרכזי, ונקראת גם מספר קואורדינציה. כאן מספר הקואורדינציה של רודיום הוא שש.

לחלק מיוני המתכות יש מספר קואורדינציה אחד בלבד. מספרי הקואורדינציה של קובלט ופלטינה הם 6 ו-4. אך מספרי הקואורדינציה של יוני מתכות רבים נעים בתחום של 2 עד 6.

הגודל היחסי של הליגנדות והיונים מתכתיים משפיעים על מספר הקואורדינציה. לדוגמה, ליגנדות קטנות יותר כמו פלואור הן בעלות מספר קואורדינציה של 6 עם ברזל בהשוואה לכלור הגדול יותר, שמספר הקואורדינציה שלו הוא 4 בלבד. מטענים שליליים הנתרמים על ידי הליגנדות ליון המתכת גם הם משפיעים על מספר הקואורדינציה.

מספר הקואורדינציה של ניקל עם מולקולות מים ניטרליים הוא 6, והוא יורד ל-4 עם יוני כלור אניונים. הצורה הגאומטרית של הקומפלקס היוני קשורה באופן חלקי במספר הקואורדינציה של יון מתכת. לקומפלקס שמספר הקואורדינציה שלו הוא 2 יש גאומטריה לינארית, שבה שתי הליגנדיות רחוקות זו מזו ב-180 מעלות מכל צד של יון המתכת.

קומפלקס שמספר הקואורדינציה שלו הוא 4 מוצג בשני סוגי גאומטריה בהתאם לאלקטרון הערכיות בתת-קליפה d. יוני מתכת עם שמונה אלקטרוני d כמו פלדיום הם מישורים מרובעים, ואילו ליוני מתכת עם עשרה אלקטרוני d, כמו אבץ יש גאומטריה טטרהדרלית. קומפלקס שמספר הקואורדינציה שלו הוא 6 הוא אוקטהדרלי.

ששת הליגנות מאכלסות שישה קודקודים, ארבע ליגנדות יוצרות את פינות המרובע והשתיים האחרות מאכלות את המישורים שמעל ומתחת במרחק שווה ערך. לכן, אוקטהדרון מופיע כשתי פירמידות עם בסיס מרובע משותף ושמונה פאות.