20.2: 배위 화합물 및 명명법

대부분의 주족 원소 화합물에서는 고립된 원자의 원자가 전자가 결합하여 옥텟 규칙을 만족하는 화학 결합을 형성합니다. 예를 들어, 탄소의 4개의 원자가 전자는 4개의 수소 원자의 전자와 중첩되어 CH_4를 형성합니다. 하나의 원자가 전자는 나트륨을 떠나 염소의 7개의 원자가 전자에 추가되어 이온 공식 단위 NaCl을 형성합니다(그림 1a). 전이금속은 일반적으로 이런 방식으로 결합하지 않습니다. 이는 주로 배위 공유 결합을 형성하는데, 이는 결합의 두 전자가 공여체(루이스 염기, 예: 암모니아 분자)에 의해 전자 수용체(루이스 산, 예: 코발트 이온)에 기여하는 루이스 산-염기 상호 작용의 한 형태입니다. (그림 1b). 중심 금속 이온(또는 원자)이라고 불리는 배위 복합체의 루이스 산은 종종 전이 금속 또는 내부 전이 금속입니다. 리간드라고 불리는 루이스 염기 공여체는 원자, 분자 또는 이온과 같은 다양한 화학 물질일 수 있습니다. 유일한 요구 사항은 중앙 금속에 기증될 수 있는 하나 이상의 전자쌍을 가지고 있다는 것입니다. 대부분의 경우 이는 금속에 배위 결합을 형성할 수 있는 비공유 전자쌍을 갖는 공여 원자(질소 원자, 그림 1b)와 관련됩니다.

Figure 1 (a) 공유 결합은 전자 공유를 포함하고, 이온 결합은 색칠된 전자로 표시된 대로 각 결합 원자와 관련된 전자의 전달을 포함합니다. (b) 그러나 배위 공유 결합은 루이스 염기의 전자가 금속 중심에 기증되는 것을 포함합니다. 6개의 암모니아 분자의 고립 쌍은 코발트 이온과 결합을 형성하여 팔면체 복합체를 형성합니다.

배위구는 중심 금속 이온 또는 원자와 그에 부착된 리간드로 구성됩니다. 공식의 괄호는 조정 영역을 묶습니다. 괄호 밖의 종은 조정 영역의 일부가 아닙니다. 중심 금속 이온 또는 원자의 배위수는 이에 결합된 공여체 원자의 수입니다. [Ag(NH_3)_2]^+의 은 이온의 배위수는 2입니다. [CuCl_4]^2^−의 구리(II) 이온의 경우 배위수는 4입니다. 반면에 [Co(H_2O)_6]^2+의 코발트(II) 이온의 배위수는 6입니다.

복합체의 명명

복합체의 명명법은 스위스의 화학자이자 노벨상 수상자인 알프레드 베르너가 제안한 시스템을 따라 패턴화되었습니다. 그는 100여년 전에 뛰어난 업적을 통해 이러한 화합물에 대한 보다 명확한 이해의 토대를 마련했습니다. 콤플렉스 이름 지정에는 다음 다섯 가지 규칙이 사용됩니다.

1. 배위화합물이 이온성인 경우, 일반적인 명명법에 따라 양이온을 먼저 명명하고 음이온을 두 번째로 명명합니다.
2. 리간드의 이름을 먼저 지정하고 중심 금속의 이름을 지정하십시오. 리간드의 이름을 알파벳순으로 지정합니다. 음성 리간드(음이온)는 그룹의 어간 이름에 -o를 추가하여 명명됩니다. 대부분의 중성 리간드의 경우 분자 이름이 사용됩니다. 일반적인 네 가지 예외는 아쿠아(H_2O), 암민(NH_3), 카르보닐(CO) 및 니트로실(NO)입니다. 예를 들어, [Pt(NH_3)_2Cl_4]를 diamminetetrachromplatinum(IV)으로 명명합니다.
3. 특정 유형의 리간드가 두 개 이상 존재하는 경우 숫자는 접두사 di-(2개), tri-(3개), 4개-(4개), penta-(5개) 및 6-로 표시됩니다. (6인용). 때때로 리간드의 이름에 이미 접두사 di-, tri-, 또는 tetra-가 포함되어 있거나 리간드 이름이 모음으로 시작할 때 접두사 bis- (2개), tris- (3개), tetrakis- (4개)가 사용됩니다. 예를 들어, 이온 비스(바이피리딜)오스뮴(II)은 비스-를 사용하여 Os에 두 개의 리간드가 부착되어 있고 각 바이피리딜 리간드에는 두 개의 피리딘 그룹(C_5H_4N)이 포함되어 있음을 나타냅니다.

착물이 양이온이거나 중성 분자인 경우, 중심 금속 원자의 이름은 원소의 이름과 정확히 동일하게 표기되며 산화 상태를 나타내기 위해 괄호 안에 로마 숫자가 붙습니다.

착물이 음이온인 경우 금속 이름 어간에 접미사 -ate가 추가되고 그 뒤에 산화 상태를 나타내는 로마 숫자가 붙습니다. 때로는 영어 이름이 어색할 때 금속의 라틴어 이름을 사용하기도 합니다. 예를 들어, 철산염 대신 철산염이 사용되고, 납산염 대신 배관산염이 사용되고, 티산염 대신 주석산염이 사용됩니다.

금속의 산화 상태는 각 리간드의 전하와 배위 화합물의 전체 전하에 따라 결정됩니다. 예를 들어, [Cr(H_2O)_4Cl_2]Br에서 배위 구(괄호 안)는 브롬화물 이온의 균형을 맞추기 위해 1+의 전하를 갖습니다. 물 리간드는 중성이며, 염화물 리간드는 각각 1-의 전하를 갖는 음이온성입니다. 금속의 산화 상태를 결정하기 위해 전체 전하는 리간드와 금속의 합과 동일하게 설정됩니다. +1 = −2 + x이므로 산화 상태(x)는 +3과 같습니다.

이 문서는 에서 발췌되었습니다 Openstax, Chemistry 2e, Chapter 19.2 Coordination Chemistry of Transition Metals.

배위 화합물은 중성 복합체 또는 전하 복합체 이온 및 반대의 전하를 가진 대립체 이온으로 구성된 중성 종입니다. 복합 이온은 리간드로 알려진 분자 또는 이온에 결합된 중심 금속 이온입니다. 리간드는 하나 이상의 전자 쌍을 가진 화합물입니다.

그들은 한 쌍의 전자를 금속 이온에 기증함으로써 루이스 염기로 작용하며 또한 배위 공유 결합을 형성하는 루이스 산 역할을 합니다. 함께 그것들은 배위권을 구성합니다. 1893년, 알프레드 베르너는 특정한 안정된 분자들이 배위 화합물을 형성하기 위해 균형 이론을 위반하여 반응하는 이유를 설명하기 위해 배위설을 제안했습니다.

베르너는 다양한 코발트 암모니아 복합체를 연구하여 중심 금속 원자가 두 가지 유형의 원자가 상호작용을 나타낸다고 가정했습니다. 1차 원자가는 중심 금속의 산화수이고 2 차 원자가는 결합된 리간드의 수이며 배위수 라고도 합니다. 따라서 경계 라이간드의 수가 감소하면 반대 이온은 금속 이온에 직접 결합되어 2차 원자가를 유지할 수 있습니다.

베르너의 배위설은 오늘날 배위 화합물의 화학식을 사용하는 데 사용됩니다. 먼저 금속 이온의 기호로 시작한 다음 모든 리간드를 알파벳 순으로 나열하십시오. 착이온을 대괄호로 묶고 반대 이온을 마지막에 나열하십시오.

숫자 첨자를 사용하여 관련된 리간드 및 반대 이온의 수를 표시하십시오. 배위 화합물의 체계적인 명명법의 경우 먼저 복합 이온의 이름을 지정합니다. 리간드를 알파벳순으로 등록하여 시작하십시오.

음이온 리간드는 o로 끝나며 중성 리간드는 아쿠아 및 암민과 같은 몇 가지 예외를 제외하고 분자 이름으로 표시됩니다. di-tri-또는 tetra-와 같은 그리스 접두사를 사용하여 리간드의 수를 나타냅니다. 리간드 이름에 접두사가 이미 있는 경우 대체 접두사는 괄호 안의 리간드 이름과 함께 bis-tri-또는 tetrakis-로 지정합니다.

그 다음 괄호 안에 로마 숫자를 사용하여 금속 이름과 산화 상태를 지정합니다. 음이온 화합물의 경우 금속 이름에 ate가 붙습니다. 마지막으로 배위 화합물의 이름은 양이온 이름을 먼저 추가하고 음이온을 그 뒤에 붙입니다.

결국 두 배위 화합물은 암미네클로로비스(에틸렌아민)코발트(III)브로마이드와 암모늄 다이쿼테트라클로로 코발트(III)로 됩니다.