20.5
Komplekslerde İzomerizm
İzomerler, aynı kimyasal formüle sahip farklı kimyasal türlerdir. Koordinasyon bileşiklerinin yapısal izomerizmi, bağlantı izo…
İzomerler, aynı moleküler formüle sahip ancak farklı bir yapısal düzenlemeye sahip bileşiklerdir. Her izomerin farklı fiziksel ve kimyasal özellikleri vardır. Koordinasyon bileşiklerinde, gözlemlenen bir tür izomerizm yapısal izomerizmdir.
Yapısal izomerizmde, atomların merkezinin metal atomuna olan bağlantıları, aynı moleküler formüle rağmen farklıdır. Ayrıca koordinasyon küre izomerleri ve bağlantı izomerleri olarak kategorize edilebilir. Koordinasyon küresi izomerleri, koordinasyon küresindeki merkezi metal ile koordineli ligand, kafeste bir karşı iyon ile yer değiştirdiğinde meydana gelir.
Böylece metal iyonunun koordinasyon sayısı sabit kalırken, koordinasyon küresi ve bileşiğin bileşimi değişir. Kobaltın koordinat kompleksinde, ligand veya klor olarak brom ile iki koordinasyon küresi izomeri mümkündür. Bileşiğin bileşimi farklı olduğundan, bu izomerlerin her biri farklı kimyasal özelliklere sahiptir.
Suda çözüldüğünde, pentaamminebro mocobalt klorür, klorür iyonları üretirken, pentaamminechlorocobalt bromür, solüsyonda bromür iyonları oluşturur. Öte yandan, bağlantı izomerizmi, bir ligand, iki farklı yönde merkezi metal atomu ile koordine edebildiğinde meydana gelir. Bu nedenle, birden fazla potansiyel verici atomu olan monodentat ligandlar, izomerizasyonu bağlayabilir.
Hangi verici atomun metal iyonu ile koordine olduğuna bağlı olarak ligandın adı değişir. Nitrit iyonu, biri nitrojen atomu ve diğeri oksijen atomu üzerinde olmak üzere iki çift elektrona sahiptir. Bunlardan herhangi biri, merkezi metal iyonu ile koordinat kovalent bir bağ oluşturabilir.
Nitrit iyonu, nitrojen atomundaki yalnız elektron çifti aracılığıyla koordine edildiğinde, nitro ligand olarak bilinir. Oksijen atomu bir donör olarak hareket ettiğinde nitrito ligandı olarak bilinir. Kobalt metalinin nitrit iyonlarıyla koordinasyon kompleksleri iki olası bağlantı izomerine sahiptir, sarı renkli bir pentaamminenitrocobalt ve turuncu renkli bir pentaamminenitritocobalt
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is structural isomerism in coordination compounds?
Structural isomerism occurs when coordination compounds have the same molecular formula but different connectivities of atoms to the central metal atom. This results in distinct physical and chemical properties despite identical composition. Structural isomerism divides into two categories: coordination-sphere isomers and linkage isomers, each arising from different rearrangements within the complex.
Q2: How do coordination-sphere isomers form?
Coordination-sphere isomers occur when an anionic ligand in the coordination sphere exchanges places with a counterion from the outer lattice. The coordination number remains constant, but the composition of the coordination sphere changes. For example, pentaamminebromocobalt(II) chloride and pentaamminechlorocobalt(II) bromide are coordination-sphere isomers that generate different ions when dissolved in water.
Q3: What causes linkage isomerism in coordination complexes?
Linkage isomerism occurs when a monodentate ligand with multiple donor atoms can coordinate to the metal through different atoms. The nitrite ion, for instance, has lone pairs on both nitrogen and oxygen atoms. Depending on which atom bonds to the metal, the ligand is named differently, creating distinct isomers with different colors and properties.
Q4: What are nitro and nitrito ligands?
Nitro and nitrito ligands are linkage isomers of the nitrite ion. When the nitrite ion coordinates through nitrogen's lone pair, it forms the nitro ligand. When oxygen's lone pair coordinates instead, it forms the nitrito ligand. Pentaamminenitrocobalt(III) appears yellow, while pentaamminenitritocobalt(III) appears orange, demonstrating how linkage isomerism affects compound properties.
Q5: Why do isomers have different chemical properties?
Isomers have different chemical properties because their atomic connectivities differ, altering how atoms interact and bond. In coordination-sphere isomers, different ligands occupy the coordination sphere, changing which ions are released in solution. These structural differences fundamentally affect reactivity, solubility, and other chemical behaviors despite maintaining the same molecular formula.
Q6: Which ligands are capable of linkage isomerism?
Ligands capable of linkage isomerism are monodentate ligands with more than one potential donor atom. Examples include the nitrite ion (NO2−), cyanide ion (CN−), and thiocyanate ion (SCN−). Each can bind to the metal center through different atoms, producing distinct isomers with different names and properties based on which donor atom coordinates.
Q7: How does the coordination number change in structural isomerism?
In coordination-sphere isomerism, the coordination number of the metal ion remains constant while ligands and counterions exchange positions. In linkage isomerism, the coordination number also stays the same because the ligand still occupies one coordination site, regardless of which donor atom bonds to the metal. Both types preserve the metal's coordination number while altering compound composition.