روابط الربيطات المعدنيّة

تحتوي كل من الهيموغلوبين في الدم، والكلوروفيل في النباتات الخضراء، وفيتامين بي-12، والمحفز المستخدم في تصنيع البولي إيثيلين، على مركبات التنسيق. ومن المحتمل أن تشكل أيونات المعادن، وخاصة المعادن الانتقالية، معقدات .

في هذه المجمعات، تشكل المعادن الانتقالية روابط تساهمية منسقة، وهو نوع من تفاعل حمض لويس حيث يساهم متبرع (قاعدة لويس) في مستقبل الإلكترون (حمض لويس). حمض لويس في معقدات التنسيق، غالباً ما يطلق عليه أيون معدني مركزي (أو ذرة)، هو معدن انتقالي أو معدن انتقالي داخلي. يمكن أن تكون الجهات المانحة لقاعدة لويس، والتي تسمى الروابط، مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية— الذرات أو الجزيئات أو الأيونات. الشرط الوحيد هو أن يكون لديهم واحد أو أكثر من أزواج الإلكترونات، والتي يمكن التبرع بها للمعدن المركزي. في أغلب الأحيان، يتضمن ذلك ذرة مانحة بزوج وحيد من الإلكترونات يمكن أن يشكل رابطة إحداثيّة مع المعدن. يتكون مجال التنسيق من أيون معدني مركزي أو ذرة بالإضافة إلى الروابط المرتبطة به. تضم الأقواس في الصيغة مجال التنسيق ؛ الأنواع الموجودة خارج الأقواس ليست جزءًا من مجال التنسيق.

الربيطات هي روابط أحادية، من اليونانية لـ “ذات سن واحد,” عندما يتصلون بالمعدن المركزي من خلال ذرة واحدة فقط. هنا، عدد الروابط ورقم التنسيق متساويان. الروابط التي تحتوي على ذرة مانحة واحدة، مثل NH₃, Cl⁻, و H₂O، هي روابط أحادية. العديد من الروابط الأخرى تنسق مع المعدن بأشكال أكثر تعقيداً.

الروابط الثنائية هي تلك التي تتناسق فيها ذرتان مع مركز المعدن. على سبيل المثال، يحتوي إيثيلين ديامين (إن)(H₂NCH₂CH₂NH₂) على ذرتين من النيتروجين، كل منهما التي لها زوج وحيد ويمكن أن تكون بمثابة قاعدة لويس (الشكل 1 أ). يمكن لكل من الذرات التنسيق في مركز معدني واحد. في المركب [Co(en)₃]³⁺، هناك ثلاثة ربيطات en ثنائية، ورقم تنسيق الكوبالت (III ) أيون ستة (الشكل 1 ب). أرقام التنسيق الأكثر شيوعًا هي رقمان وأربعة وستة، ولكن من المعروف أن جميع أرقام التنسيق من 1 إلى 15 معروفة.

الشكل 1 . (أ) يحتوي إيثيلين ديامين (إن) على ذرتين من النيتروجين، مع زوج واحد لكل منهما، يمكن أن ينسق مع أيون معدني. (ب) تنسق ثلاث روابط en ثنائية مع أيون كوبالت واحد.

أي ربيطة مرتبطة بأيون معدني مركزي بأكثر من ذرة مانحة هو يجند متعدد الأرجل (أو “متعدد الأسنان”) لأنه يمكن أن يعض في المركز المعدني بأكثر من رابطة واحدة. مصطلح شيلات من اليونانية لـ “مخالب” يستخدم أيضاً لوصف هذا النوع من التفاعل. العديد من الترابطات المتعددة هي بروابط مخلبية، والمركب يتكون من واحد أو أكثر من هذه الروابط والمعدن المركزي هو مخلّب. يُعرف الارتباط المخلب أيضًا باسم عامل مخلب. يجند مخلب يحمل الأيونات المعدنية إلى حد ما مثل مخلب’ السلطعون الذي يحمل قطعة رخامية. يتم التعرف أحيانًا على الروابط المتعددة البادئات مع البادئات التي تشير إلى عدد الذرات المانحة في الترابط. يعتبر مركب الهيم في الهيموجلوبين مثالًا مهمًا آخر (الشكل 2). يحتوي على يجند متعدد الأسطح مع أربع ذرات مانحة تنسق مع الحديد.

الشكل2:&#160؛ يحتوي الهيم الترابطي المنفرد على أربع ذرات نيتروجين تنسق مع الحديد في الهيموغلوبين لتكوين مخلّب.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Chapter 19.2 Coordination Chemistry of Transition Metals.