Name: isomer shapes in coordination complexes
Uploaded: 2020-09-24T15:06:53.000Z
Duration: 2 min 52 s
Channel: JoVE

Koordinasyon bileşiklerinin stereoizomerleri, aynı kimyasal formüle ve ligandların metal atomuna aynı bağlantısına sahip, ancak ligand moleküllerinin merkezi atom etrafındaki düzeninde farklılık gösteren moleküllerdir. Moleküler yapıya bağlı olarak, koordinasyon bileşiklerinin stereoizomerleri geometrik izomerler veya optik izomerler olarak sınıflandırılır. Geometrik izomerler, tamamen farklı moleküler geometrilere, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olan stereoizomerlerdir.cis-trans izomerler, geometrik izomerlerin bir örneğidir. İki özdeş ligand veya MA₂B₂ kümesiyle are düzlemli komplekslerde ve dört özdeş ligand kümesi ve bir çift başka ligand veya MA₄B₄ ile oktahedral komplekslerde oluşurlar. Örneğin, cisplatin olarak bilinen kare düzlemli kompleks diamminedikloroplatin cis izomerinde, klorür ligandları birbirine bitişiktir ve molekülün aynı tarafındadır.Tran izomerinde, transplatinde, klorür ligandları molekülün zıt taraflarındadır. Üç özdeş ligandın iki setine sahip oktahedral kompleksler veya MA₃B₃, fac-mer izomerizmi olarak bilinen başka bir tür geometrik izomerizm sergileyebilir. Örneğin, triamminetriklorokobaltın fac izomerinde, üç amin ligandı ve üç klorür ligandı molekülün zıt taraflarındadır ve dolayısıyla oktahedronun zıt yüzlerini oluşturur.Mer izomerinde, aynı ligandlardan üçü, merkezi metal atomu etrafında bir yay oluşturur. Diğer stereoizomer sınıfı, optik izomerler olarak tanımlanır. Ellerimiz gibi, optik izomerler de birbirlerinin ayna görüntüleridir ve üst üste gelemezler.Enantiyomerler olarak da adlandırılan bu izomerler, kiral olarak tanımlanır ve fiziksel ve kimyasal özelliklerinde çok az farklılığa sahiptirler. Optik izomerler, düzlemsel polarize ışıkla etkileşimleriyle ayırt edilir. Polarize ışık, bir enantiyomer çözeltisinden belirli bir miktarda döndürülen tek bir düzlemde salınan elektrik alan vektörlerine sahiptir.Örneğin, bir enantiyomer tris kobalt düzlemi sağa döndürür ve buna dekstrorotatör veya d optik izomer denir. Diğer enantiyomer düzlemi sola döndürür ve buna levorotatör veya l optik izomer denir.

stereoizomizm

<h3>Komplekslerde İzomerizm</h3>
 
 İzomerler, aynı kimyasal formüle sahip farklı kimyasal türlerdir.
 
 Geçiş metali kompleksleri genellikle aynı atomların aynı tür bağlarla bağlandığı, ancak uzayda yönelimlerindeki farklılıklarla geometrik izomerler olarak bulunur. Cis ve trans pozisyonlarında iki farklı ligand ile koordinasyon kompleksleri, ilgilenilen bir liganddan izomerler oluşturur. Örneğin, oktahedral [Co(NH3)4Cl2]+ iyonu, cis konfigürasyonunda iki izomere sahiptir (Şekil 1), iki klorür ligand birbirine bitişiktir. Diğer izomer, trans konfigürasyonu, doğrudan karşılıklı iki klorür ligandına sahiptir.
 
 <img alt="Image1" src="/files/ftp_upload/11459/11459_Image1.svg" style="text-align: center; height: 200px;" />
 
 Şekil 1. [Co(H2O)4Cl2]+'nın cis ve trans izomerleri, aynı metal iyonuna bağlı aynı ligandları içerir, ancak uzamsal düzenleme, bu iki bileşiğin çok farklı özelliklere sahip olmasına neden olur.
 
 Bir maddenin farklı geometrik izomerleri farklı kimyasal bileşiklerdir. Aynı formüle sahip olsalar bile farklı özellikler sergilerler. Örneğin, [Co(NH3)4Cl2]NO3 'ün iki izomeri renk bakımından farklılık gösterir; cis formu menekşedir vetrans formu yeşildir. Ayrıca, bu izomerler farklı dipol momentlerine, çözünürlüklere ve reaktivitelere sahiptir. Uzaydaki düzenlemenin moleküler özellikleri nasıl etkileyebileceğinin bir örneği olarak, iki [Co(NH3)4Cl2]NO3 izomerinin polaritesini göz önünde bulundurun. Bir molekül veya iyonun polaritesinin bağ dipolleri (bağ atomların elektronegativite farkı nedeniyle olan) ve uzaydaki düzenlemeleri tarafından belirlendiğini unutmayın. Bir izomerde, cis klorür ligandları molekülü polar hale getiren molekülün bir tarafında diğerinden daha fazla elektron yoğunluğuna neden olur. Trans izomeri için, her ligand doğrudan özdeş bir ligandın karşısındadır, bu nedenle bağ dipolleri iptal edilir ve molekül polar olmaz.
 
 Bir diğer önemli izomer türü, iki nesnenin birbirinin tam ayna görüntüsü olduğu ancak tüm parçaların eşleşecek şekilde sıralanamadığı optik izomerler veya enantiyomerlerdir. Bu, optik izomerlerin süperpoze edilemeyen ayna görüntüleri olduğu anlamına gelir. Bunun klasik bir örneği, sağ ve sol elin birbirinin ayna görüntüleri olduğu ancak üst üste bindirilemediği bir çift eldir. Optik izomerler organik ve biyokimyada çok önemlidir, çünkü canlı sistemler genellikle diğerini değil, belirli bir optik izomeri içerir. Geometrik izomerlerin aksine, optik izomer çiftleri neredeyse aynı özelliklere sahiptir (kaynama noktası, polarite, çözünürlük, vb.). Optik izomerler sadece polarize ışığı nasıl etkiledikleri ve diğer optik izomerlerle nasıl tepki verdikleri konusunda farklılık gösterir. Koordinasyon kompleksleri için, [M(en)3]+n [M+n'nın demir(III) veya kobalt(II) gibi merkezi bir metal iyonu olduğu bileşik] gibi birçok koordinasyon bileşiği, Şekil 2'de gösterildiği gibi enantiyomerler oluşturur. Bu iki izomer, diğer optik izomerlerle farklı reaksiyona girecektir. Örneğin, DNA sarmalları optik izomerlerdir ve doğada meydana gelen form (sağ elini kullanan DNA), diğerinin değil, [M(en)3]n+'nın sadece bir izomerine bağlanacaktır.
 
 <img alt="Image2" src="/files/ftp_upload/11459/11459_Image_2.svg" style="text-align: center; height: 200px;" />
 
 Şekil 2. Kompleks [M(en)3]+n (M+n = bir metal iyonu, en = etilendiamin) süperpoze edilemeyen bir ayna görüntüsüne sahiptir.
 
 [Co(en)2Cl2]+ iyonu geometrik izomerizm (cis/trans) sergiler ve cis izomeri bir çift optik izomer olarak bulunur (Şekil 3).
 
 <img alt="Image3" src="/files/ftp_upload/11459/11459_Image_3.svg" style="text-align: center; height: 200px;" />
 
 Şekil 3. Şekil 3. [Co(en)2Cl2]+'nın üç izomerik formu vardır. Klor, 180°'lik bir açıda konumlandırıldığında oluşan trans izomeri, cis izomerlerinden çok farklı özelliklere sahiptir. Cis izomerinin ayna görüntüleri, diğer enantiyomerlerle reaksiyona girme dışında aynı davranışa sahip bir çift optik izomer oluşturur.
 
 Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/19-2-coordination-chemistry-of-transition-metals">Openstax, Chemistry 2e, Chapter 19.2 Coordination Chemistry of Transition Metals.</a>

Stereoizomizm

Komplekslerde izomerizm
İzomerler, aynı kimyasal formüle sahip farklı kimyasal türlerdir.
Geçiş metali kompleksleri genellikle geometrik olarak bulunur ...

Education

JoVE Core

Chemistry

Kimya

Transition Metals and Coordination Complexes

Geçiş Metalleri ve Koordinasyon Kompleksleri

transition-metals-and-coordination-complexes

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

Stereoisomerism

isomer shapes in coordination complexes

Isomer shapes in coordination complexes can change a compound’s properties even when the chemical formula stays the same. Isomers are different chemical species with the same formula. In transition metal complexes, the atoms stay connected through the same types of bonds, but their arrangement in space can differ.

One common form is geometric isomerism. In these complexes, ligands (the ions or molecules attached to the metal) can sit in cis or trans positions. The octahedral [Co(NH3)4Cl2]+ ion has two geometric isomers. In the cis form, the two chloride ligands are next to each other. In the trans form, the chlorides are directly across from one another.

These geometric isomers can behave very differently. The two isomers of [Co(NH3)4Cl2]NO3 have different colors. The cis form is violet, and the trans form is green. They also differ in dipole moment, solubility, and reactivity. Polarity depends on bond dipoles and how they are arranged in space. In the cis isomer, the chloride ligands create more electron density on one side of the ion, so it is polar. In the trans isomer, matching ligands are opposite each other, so the dipoles cancel and the ion is nonpolar.

Another important category is optical isomerism, also called enantiomerism. Enantiomers are mirror images that cannot be superposed, like right and left hands. These optical isomers are important in organic chemistry and biochemistry because living systems often use one optical isomer but not the other. Unlike geometric isomers, enantiomers usually have nearly identical boiling points, polarity, and solubility. They differ in how they affect polarized light and how they react with other optical isomers.

Many coordination compounds also form enantiomers. A complex such as [M(en)3]n+, where M is a metal ion like iron(III) or cobalt(II) and en is ethylenediamine, can exist as a pair of non-superposable mirror images. These forms react differently with other optical isomers. For example, DNA helices are optical isomers, and natural right-handed DNA binds to only one isomer of [M(en)3]n+.

Some complexes show both geometric and optical isomerism. The [Co(en)2Cl2]+ ion has cis and trans forms. Its trans isomer has the chlorines 180° apart and has very different properties from the cis form. The cis isomer also exists as a pair of optical isomers. These mirror-image forms behave the same in most ways, except when they react with other enantiomers.

Isomer Shapes in Coordination Complexes

properties of transition metals

Transition Metals in the Periodic Table

Transition metals are the d-block elements and the inner transition metals in the f-block. They are defined by partially filled d orbitals. In the periodic table, the transition elements are in groups 3 through 11, and the inner transition metals appear in the two rows below the main body of the table. The d-block is often grouped into transition series. The first transition series runs from Sc through Cu. The second series runs from Y through Ag. The third series includes La and Hf through...

coordination compounds and nomenclature

How Transition Metal Complexes Are Named

Transition metal complexes are named by following rules for ligands, metal ions, and oxidation state. These compounds form when a central metal ion or atom, often a transition metal or inner transition metal, accepts electron pairs from ligands. A ligand is a Lewis base that can be an atom, molecule, or ion with one or more lone pairs to donate. In these complexes, the bond is a coordinate covalent bond. That means both electrons in the bond come from the donor, such as ammonia, and are...

metal-ligand bonds

Coordination Complexes and Chelation

Coordination complexes form when a metal ion bonds to ligands. These compounds appear in familiar examples such as hemoglobin in blood, chlorophyll in green plants, vitamin B-12, and the catalyst used to make polyethylene. Transition metal ions are especially likely to form these complexes. In a coordination complex, the metal acts as a Lewis acid. The ligand acts as a Lewis base and donates both electrons in the coordinate covalent bond. A ligand can be an atom, molecule, or ion, as long as...

coordination number and geometry

Transition Metal Shapes from Coordination Number

Transition metal complexes are often identified by their coordination number and the shape around the metal ion. The coordination number is the number of donor atoms bonded to the central metal. In many complexes, the most common shapes are octahedral, tetrahedral, and square planar. Coordination number and molecular geometry are linked in a clear pattern. A coordination number of 2 gives a linear shape, as in [Ag(NH3)2]+. A coordination number of 3 gives a trigonal planar shape, as in...

structural isomerism

Linkage and Ionization Isomers

Isomers are different chemical species that share the same chemical formula. In coordination compounds, structural isomerism includes linkage isomers and coordination-sphere isomers. These two forms show how the same atoms can be arranged in different ways around a metal center. Linkage isomers form when a ligand can attach to a transition metal through two different atoms. The cyanide ligand, CN−, can bind through carbon or nitrogen. The thiocyanate ligand, SCN−, can bind through sulfur or...

stereoisomerism

Isomer shapes in coordination complexes can change a compound’s properties even when the chemical formula stays the same. Isomers are different chemical species with the same formula. In transition metal complexes, the atoms stay connected through the same types of bonds, but their arrangement in space can differ. One common form is geometric isomerism. In these complexes, ligands (the ions or molecules attached to the metal) can sit in cis or trans positions. The octahedral [Co(NH3)4Cl2]+ ion...

valence bond theory

Metal Ligand Bonds in Coordination Complexes

Coordination complexes form metal-ligand bonds through valence bond theory. In this model, Linus Pauling explained bonding with hybridization and overlap of atomic orbitals. The central metal atom or ion acts as a Lewis acid. It uses empty orbitals of suitable energy to accept electron pairs from ligands, which act as Lewis bases. These coordinate covalent bonds help explain the color, geometry, and magnetic behavior seen in coordination compounds. The type of hybridization helps determine the...

crystal field theory - octahedral complexes

crystal-field-theory-octahedral-complexes

Octahedral d-Orbital Splitting in Crystal Fields

Crystal field theory explains how ligands affect the d orbitals in transition metal complexes. This electrostatic model helps predict the colors, magnetic behavior, and some structures of coordination compounds. It focuses on the nonbonding electrons on the central metal ion, not on the metal-ligand bonds. In crystal field theory, the metal ion and ligands are treated as very small point charges. Because electrons are negative, electrons donated by the ligands repel the electrons in the...

crystal field theory - tetrahedral and square planar complexes

crystal-field-theory-tetrahedral-and-square-planar-complexes

Crystal Field Splitting in Non-Octahedral Shapes

Crystal field theory also explains d orbital splitting in tetrahedral and square planar complexes. These shapes do not follow the same pattern as an octahedral complex, so the d orbitals respond to ligand placement in different ways. In tetrahedral complexes, the four ligands sit between the axes. None of the d orbitals points directly at the ligands, but the d x2−y2 and d z2 orbitals lie along the Cartesian axes and overlap less with the ligands than the d xy, d xz, and d yz orbitals. The d...

colors and magnetism

Color and Spin in Coordination Complexes

Color in coordination complexes comes from how metal electrons absorb light. When atoms or molecules absorb light at the right frequency, electrons move to higher-energy orbitals. For many main-group atoms and molecules, the absorbed light is ultraviolet and cannot be seen. In coordination compounds, the energy gap between d orbitals often matches visible light, so the compound can absorb and emit colors that the human eye detects. Small changes in orbital energy can cause large shifts in the...

key terms and concepts

Explore cis, trans, and optical isomers in coordination complexes. See how ligand arrangement changes color, polarity, and reactivity in transition metal compounds.

Isomer Shapes in Coordination Complexes | JoVE K12

chemistry

JoVE Core Kimya, özlü ve kolay anlaşılır animasyon video derslerini kullanarak genel kimya kavramlarına hayat veriyor. Ek olarak, bilim insanı uygulama videolarımız ile klasik ve orijinal araştırma deneylerini dünya çapında günümüz laboratuvarlarında görselleştiriyoruz.

Isomer Shapes in Coordination Complexes

Description

Transcript

Tags