20.4: Koordinasyon Numarası ve Geometri

Geçiş metali kompleksleri için koordinasyon numarası, merkezi metal iyonu etrafındaki geometriyi belirler. Tablo 1, koordinasyon sayılarını moleküler geometri ile karşılaştırmaktadır. Koordinasyon bileşiklerindeki komplekslerin en yaygın yapıları oktahedral, tetrahedral ve kare düzlemseldir.

Tablo 1. Koordinasyon Numaraları ve Moleküler Geometri.

Hem bağlanan hem de bağlanmayan elektronların moleküler şekli belirlediği ana grup atomlarının aksine, bağlanmayan d-elektronları ligandların düzenini değiştirmez. Oktahedral kompleksler altı koordinasyon sayısına sahiptir ve altı donör atomu, merkezi metal iyonu etrafındaki bir oktahedronun köşelerinde düzenlenmiştir. Örnekler Şekil 1'de gösterilmiştir. [Co(H₂O)₆]Cl₂ ve [Cr(en)₃](NO₃)₃'teki klorür ve nitrat anyonları ve K₂[PtCl₆]'daki potasyum katyonları braketlerin dışındadır ve metal iyonuna bağlanmaz.

Şekil 1. Şekil 1. Birçok geçiş metali kompleksi oktahedral geometrileri benimser, altı donör atomu bitişik ligandlarla merkezi atom hakkında 90°'lik bağ açıları oluşturur. Sadece koordinasyon küresi içindeki ligandların metal merkezin etrafındaki geometriyi etkilediğini unutmayın.

Dört koordinasyonlu geçiş metalleri için iki farklı geometri mümkündür: tetrahedral veya kare düzlemsel. [Zn(CN)₄]⁻² (Şekil 3) gibi tetrahedral komplekslerde, ligand çiftlerinin her biri 109,5°'lik bir açı oluşturur. [Pt(NH₃)₂Cl₂] gibi kare düzlemsel komplekslerde, her ligand 90°’lik açılarda (cis pozisyonları olarak adlandırılır) iki başka ligand ve trans pozisyonunda 180°’lik açıda bir ek ligand içerir.

Şekil 2. Dört koordinasyonlu geçiş metalleri, [Pt(NH₃)₂Cl₂]'de gösterildiği gibi K₂[Zn(CN)₄]'te olduğu gibi bir tetrahedral geometriyi (a) veya bir kare düzlemsel geometriyi (b) benimseyebilir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section19.2: Coordination Chemistry of Transition Metals.

Birçok geçiş metali, renkler gibi benzersiz özelliklerine katkıda bulunan birden çok oksidasyon numarası sergiler. Peki metalin oksidasyon sayısı nasıl belirlenir? Koordinasyon bileşikleri, bir koordinasyon kompleksi ve birincil ve ikincil değerliliğe sahip karşı iyonlardan oluşan elektriksel olarak nötr türlerdir.

Birincil değerlik, metal iyonunun yükseltgenme sayısıdır. Oksidasyon sayısını bulmak için ligandların ve karşı iyonların katkıda bulunduğu yükleri belirleyerek başlayın. Daha sonra, yükleri toplayın ve metal iyonunun oksidasyon sayısını belirleyin.

Tüm ligandlar nötr ise, kompleks iyon yükü, metal iyonunun oksidasyon sayısı olur. İkincil değer, koordinasyon numarası olarak da adlandırılan, merkezi metal iyonuna doğrudan bağlanan ligandların sayısını ifade eder. Burada rodyumun koordinasyon sayısı altıdır.

Bazı metal iyonları yalnızca bir koordinasyon numarasına sahiptir. Kobalt ve platin 6 ve 4 koordinasyon numaralarına sahiptir. Ancak birçok metal iyonu için koordinasyon sayısı 2 ile 6 arasında değişmektedir.

Ligandların ve metal iyonlarının göreceli boyutu koordinasyon sayısını etkiler. Örneğin, flor gibi daha küçük ligandlar, yalnızca dört kez koordine daha büyük klora kıyasla, demir e altı kez koordine olur. Metal iyonuna ligandlar tarafından uygulanan negatif yükler de koordinasyon numarasını etkiler.

Nikelin nötr su molekülleri ile koordinasyon sayısı 6 olup, anyonik klorür iyonları ile 4'e düşürülmüştür. Karmaşık iyonun geometrik şekli kısmen bir metal iyonunun koordinasyon sayısına bağlıdır. Koordinasyon numarası iki olan bir kompleks, metal iyonun her iki tarafında iki ligandın 180 ayrı olduğu doğrusal bir geometriye sahiptir.

Koordinasyon numarası 4 olan bir kompleks, d-alt kabuğundaki değerlik elektronuna bağlı olarak iki tür geometri sergiler. Metal iyonları paladyum gibi sekiz d-elektron kare düzlemseldir. Çinko gibi on d-elektronlu metal iyonları bir tetrahedral geometri sergiler.

Koordinasyon numarası 6 olan bir kompleks, oktahedraldir. Altı ligand altı köşeyi kaplar, dört ligand bir karenin köşelerini oluşturur ve kalan ikisi, eşit bir mesafede yukarıdaki ve alttaki düzlemleri oluşturur. Böylece, bir oktahedron, ortak bir kare tabanı ve sekiz yüzü olan iki piramit olarak görünür.