20.5: Isomeria strutturale

Isomeria nei complessi

Gli isomeri sono specie chimiche diverse che hanno la stessa formula chimica. L'isomeria strutturale dei composti di coordinazione può essere divisa in due sottocategorie, gli isomeri di collegamento e gli isomeri della sfera di coordinazione.

Gli isomeri di collegamento si verificano quando il composto di coordinazione contiene un ligando che può legarsi al centro del metallo di transizione attraverso due atomi diversi. Ad esempio, il ligando CN^− può legarsi attraverso l'atomo di carbonio o attraverso l'atomo di azoto. Allo stesso modo, SCN^− può essere legato attraverso l'atomo di zolfo o azoto. Alcuni ligandi diversi capaci di isomerismo di collegamento sono mostrati nella Figura 1. La nomenclatura dei ligandi capaci di isomerismo di collegamento dipende da quale atomo donatore è legato allo ione metallico. Ad esempio, un ligando CN^- legato attraverso l'atomo di carbonio è chiamato ciano, mentre lo stesso ligando legato attraverso un atomo di azoto è chiamato isocianato.

Figure 1. Elenco di diversi ligandi capaci di isomeria di collegamento. Nella molecola del ligando, l'atomo in rosso si lega all'atomo di metallo centrale.

Gli isomeri della sfera di coordinazione (o isomeri di ionizzazione) si verificano quando un ligando anionico nella sfera di coordinazione interna viene sostituito con il controione della sfera di coordinazione esterna. Un semplice esempio di due isomeri della sfera di coordinazione sono [CoCl_6][Br] e [CoCl_5Br][Cl].

Questo testo è adattato da Openstax, Chemistry 2e, Section19.2: Coordination Chemistry of Transition Metals.

Gli isomeri sono composti con la stessa formula molecolare, ma con una diversa disposizione strutturale. Ogni isomero ha proprietà fisiche e chimiche distinte. Nei composti di coordinazione, un tipo di isomeria osservata è l'isomeria strutturale.

Nell'isomeria strutturale, le connettività degli atomi all'atomo di metallo centrale sono diverse nonostante la stessa formula molecolare. Può essere ulteriormente classificato in isomeri della sfera di coordinazione e isomeri di collegamento. Gli isomeri della sfera di coordinazione si verificano quando il ligando coordinato con il metallo centrale nella sfera di coordinazione cambia posto con un controione nel reticolo.

Così, mentre il numero di coordinazione dello ione metallico rimane costante, la composizione della sfera di coordinazione e del composto cambia. Nel complesso di coordinate del cobalto, sono possibili due isomeri della sfera di coordinazione con il bromo come ligando, o con il cloro. Poiché la composizione del composto è diversa, ciascuno di questi isomeri ha proprietà chimiche diverse.

Quando disciolto in acqua, il cloruro di pentaammina bromocobalto(II)genera ioni cloruro, mentre il bromuro di pentaammina clorocobalto(II)genera ioni bromuro nella soluzione. L'isomeria di collegamento, d'altra parte, si verifica quando un ligando può coordinarsi con l'atomo di metallo centrale in due diversi orientamenti. Pertanto, i ligandi monodentati con più di un potenziale atomo donatore sono in grado di isomerizzazione di collegamento A seconda di quale atomo donatore si coordina con lo ione metallico, il nome del ligando cambia.

Lo ione nitrito ha due coppie solitarie di elettroni, una sull'atomo di azoto e una sull'atomo di ossigeno. Ciascuno di questi elettroni può formare un legame covalente coordinato con lo ione metallico centrale. Quando lo ione nitrito si coordina tramite la coppia solitaria di elettroni sull'atomo di azoto, è detto nitro ligando.

Quando l'atomo di ossigeno funge da donatore, è detto ligando nitrito. I complessi di coordinazione del metallo cobalto con ioni nitrito hanno due possibili isomeri di collegamento, un pentaamminenitrocobalto(III)di colore giallo e un pentaamminenitritocobalto(III)di colore arancione.