20.5: Структурная изомерия

Изомеризм в комплексах

Изомеры — это различные химические виды, которые имеют одинаковую химическую формулу. Структурный изомеризм координационных соединений можно разделить на две подкатегории, соединительное изомеры и координато-сферные изомеры.

Изомеры связности возникают, когда координационное соединение содержит лиганд, который может соединиться с центром переходного металла через два разных атома. Например, лиганд CN может связываться через атом углерода или через атом азота. Аналогичным образом^{, SCN может} быть связан через атом серы или азота. На рисунке 1 показаны несколько различных лигандов, способных к изомеризму рычажного механизма. Номенклатура лигандов, способных соединить изомеризм, зависит от того, какой атом донора связан с ионом металла. Например, лиганд, связанный через атом углерода, называется циано, в то время как тот же лиганд, связанный через атом азота, называется изоциано.

Рисунок 1. Список различных лигандов, способных к связке изомеризма. В молекуле лиганда атом красного связывается с центральным атомом металла.

Координационные сферные изомеры (или ионизационные изомеры) происходят, когда одна анионная лиганда во внутренней координационной сфере заменяется контрионом из внешней координационной сферы. Простым примером двух изомеров координационной сферы являются [CoCl₆][br] и [CoCl5Br][CL].

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., Section19.2: Координация химии переходных металлов.

Изомеры это соединения с одинаковой молекулярной формулой, но с разным структурным расположением. Каждый изомер имеет различные физические и химические свойства. В координационных соединениях одним из наблюдаемых типов изомерии является структурная изомерия.

В структурной изомерии связи атомов с центральным атомом металла различны, несмотря на одинаковую молекулярную формулу. Далее его можно разделить на изомеры координационной сферы и изомеры связи. Изомеры координационной сферы возникают, когда лиганд, координированный с центральным металлом в координационной сфере, меняется местами с противоионом в решетке.

Таким образом, хотя координационное число иона металла остается постоянным, состав координационной сферы и соединения изменяется. В координационном комплексе кобальта возможны два изомера координационной сферы с бромом или хлором в качестве лиганда. Поскольку состав соединения отличается, каждый из этих изомеров имеет разные химические свойства.

При растворении в воде хлорид пентаамминбромокобальта(II)генерирует ионы хлора, а бромид пентаамминхлорокобальта(II)генерирует ионы бромида в растворе. С другой стороны, изомерия сцепления возникает когда лиганд может координироваться с центральным атомом металла в двух разных ориентациях. Таким образом, монодентатные лиганды с более чем одним потенциальным донорным атомом способны к изомеризации связи.

В зависимости от того, какой донорный атом координируется с ионом металла, меняется название лиганда. У нитрит-иона есть две неподеленные пары электронов, одна на атоме азота, а другая на атоме кислорода. Любой из них может образовывать координированную ковалентную связь с центральным ионом металла.

Нитрит-ион, который координируется через неподеленную пару электронов на атоме азота, известен как нитролиганд. Когда атом кислорода действует как донор, он известен как нитрито-лиганд. Координационные комплексы металла кобальта с ионами нитрита имеют два возможных изомера связи:пентаамминнитрокобальт(III)желтого цвета пентаамминнитритокобальт(III)оранжевого цвета.