Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
General Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

מתחמי כימיה של תיאום
 
Click here for the English version

מתחמי כימיה של תיאום

Overview

מקור: המעבדה של ד"ר ניל אברמס — מכללת SUNY למדעי הסביבה ויערנות

מתכות מעבר נמצאות בכל מקום, החל תוספי ויטמינים לאמבטיות electroplating. מתכות מעבר גם מרכיבות את הפיגמנטים בצבעים רבים ומרכיבות את כל המינרלים. בדרך כלל, מתכות מעבר נמצאות בצורה הקטיקטית מכיוון שהן מתחמצןות בקלות, או מאבדות אלקטרונים, ומוקפות בתורמי אלקטרונים הנקראים ליגנדים. ליגנדים אלה אינם יוצרים קשרים יוניים או קוולנטיים עם מרכז המתכת, אלא הם לוקחים על סוג שלישי של קשר המכונה קואורדינטות קוולנט. הקשר הקואורדינט-קוולנטי בין ליגנד למתכת הוא דינמי, כלומר ליגנדים מחליפים ומתאמים מחדש ללא הרף סביב מרכז המתכת. הזהויות של המתכת והליגנד מכתיבות אילו ליגנדים יקשרו באופן מועדף על פני אחר. בנוסף, תכונות צבע ומגנטיות נובעים גם מסוגי המתחמים שנוצרים. תרכובות התיאום שנוצרות מנותחות באמצעות מגוון מכשירים וכלים. ניסוי זה בוחן מדוע כל כך הרבה מתחמים אפשריים ומשתמש בשיטה ספקטרוכימית (צבע וכימי) כדי לסייע בזיהוי סוג קומפלקס הקואורדינציה שנוצר.

Principles

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

מתחמי תיאום

למתחמי התיאום יש לפחות קומפלקס מתכת אחד, המכיל מרכז מתכת ומוקף בליגנדים לתרומת אלקטרונים. זה ידוע כיון מורכב. נגדים מאזנים את המטען של היון המורכב כדי ליצור את קומפלקס התיאום המולקולרי. מתחמי התיאום מסיסים במים, שם קומפלקס הנגד-יון והמתכת-יון מתנתקים. יון המתכת והליגנדים מתנהגים כמו יון פוליאטומי ואינם מתנתקים.

הגיאומטריה של יון מורכב מקבלת את תורת ההדחה האלקטרונית הסטנדרטית של Valence-Shell (VSEPR) כולל גיאומטריות ליניאריות, מ planar מרובע, טטרהדרל ואוקטהדרל. יונים מורכבים אוקטהדרליים הם הגיאומטריה הנפוצה ביותר. תורת שדות הקריסטל מסבירה פיצול אנרגיה בין d- מסלוליות ביוני מתכת מעבר וגיאומטריות VSEPR. פיצול אנרגיה מושפע מצורתן והיינטציה של האונות.

ליגנדים והסדרה הספקטרוכימית

ליגנדים מסווגים לפי מספר איגרות החוב, או ההחזקות, שהם יכולים לעשות עם מרכז מתכת. קובץ מצורף יחיד מכונה מונודנטאט (בעל שיניים אחת). ליגנד שמייצר שני קבצים מצורפים נקרא דו-שן (בעל שתי שיניים), ושלושה קבצים מצורפים נקראים טריידנט. ליגנדים תורמים צפיפות אלקטרונים למרכז המתכת כדי ליצור את הקשר הקואורדינט-קוולנטי. ייתכן שהליגנדים טעונים או ניטרליים. ליגנדים מסווגים כחזקים או חלשים על פי הסדרה הספקטרוכימית:

(חלש) אני- < Br- < Cl- < SCN- < F- < OH- שור <2-< ONO- < H2O < NCS- < EDTA4- < NH3 < en < NO2- < CN- (חזק)

פיצול מסלולי

כאשר שישה ליגנדים מתקרבים למרכז מתכת כדי ליצור קומפלקס אוקטהדרלי, חמשת מסלולי D המנוונים מתפצלים לשלושה מסלולי t2g מנוונים באנרגיה נמוכה יותר ושני מסלולי eg מנוונים בעלי אנרגיה גבוהה יותר. המרחק של הפיצול בין מסלולי t2g ו- eg מוכתב על ידי כוחו של הליגנד על פי הסדרה הספקטרוכימית.

הכלל של הונד עדיין חל ואלקטרונים ממלאים מסלוליות בזה אחר זה, אך הם ממלאים בהתאם לגודל הפיצול של מסלולי t2g ו- eg. אם הפיצול קטן, אלקטרונים ימלאו את כל המסלולים בסינגל לפני הזיווג. זה ממקסם את מספר האלקטרונים הלא מנופצים ונקרא ספין גבוה. כמו כן, שדה חזק גורם לפיצול גדול שלt 2g-eg: אלקטרונים משתלבים בערכת t2g לפני שהם ממלאים את מסלולי האנרגיה הגבוהה יותרשל e g. זה ממזער את מספר האלקטרונים הלא מנודים ונקרא ספין נמוך. הדחף של אלקטרונים לזווג נשלט על ידי האנרגיה (או הגודל) של פיצול מסלולית בהשוואה לאנרגיית זיווג האלקטרונים. אם אנרגיית הזיווג גבוהה בהשוואה לאנרגיה של מעבר למסלולי eg, אז אלקטרונים הם ספין גבוה. אם אנרגיית הזיווג נמוכה בהשוואה לאנרגיה של מעבר למסלולי eg גבוהים יותר, אז האלקטרונים הם בעלי ספין נמוך.

המרחק שאלקטרונים צריכים לעבור ממצב ה-t2 גרם התחתון למצב eg הגבוה יותר במרכז המתכת מכתיב את האנרגיה של קרינה אלקטרומגנטית שהמתחם סופג. אם אנרגיה זו נמצאת באזור הנראה (400-700 ננומטר, 1.77 eV - 3.1 eV), המתחם בדרך כלל יש צבע. ליגנדים חלשים (I- → OH-) גורמים לפיצלים קטנים ומתחמים סופגים אור באנרגיה נמוכה(כלומר אדום) שנראים ירוקים בצבע. ליגנדים בעלי שדה חזק (EDTA → CN-) סופגים אור בעל אנרגיה גבוהה(כלומר כחול-סגול) ונראים בצבע אדום-צהוב. מתחמים עם ליגנדים שבין חזקים לחלשים בסדרה הספקטרוכימית, כמו אמוניה, יכולים לאמץ גיאומטריה חלשה או חזקה.

מערכת היחסים בין ליגנד הצבעים היא הרציונל לשם "סדרה ספקטרוכימית". מספר האלקטרונים המשוזבים והלא משולמים מעורר גם תכונות דימגנטיות פרמגנטיות במתחמי מתכת.

כאשר ארבעה ליגנדים מתאמים סביב מרכז מתכת, או מתכנן מרובע או קומפלקס tetrahedral יכול לגרום. האנרגיות מסלוליות במתחמי טטרהדרל הפוכות בהשוואה למתחמי אוקטהדרל, כאשרe g נמוך יותר באנרגיה מאשר t2g. זאת בשל הכיוונים של d-orbitals ביחס לליגנדים המתאמים. במתחמים מפלגתיים מרובעים, ישנם מספר הבדלים באנרגיות מסלוליות, כאשר dyz ו-d xz הם מנוונים ונמוכים ביותר באנרגיה (נמוך מ- dz2,), ואז dxy, ולבסוף את האנרגיה הגבוהה ביותר dx2-y2 מסלולית.

מבנה וצבע

מכיוון שהמרחק בפיצול מסלולי משתנה עם חוזק ליגנד, קומפלקס תיאום עם אותו מרכז מתכת יכול לכלול מגוון צבעים המבוססים על הליגנד המתאם. לדוגמה, פתרון מימי של Ni(H2O)6+ יש צבע ירוק בהיר, אבל Ni(NH3)62 + הוא כחול עמוק. הצבע נובע מהשינוי באנרגיה בין מסלולי t2g-eg. NH3 הוא ליגנד שדה חזק יותר, אשר דוחף את המסלולים רחוק יותר אחד מהשני, כמו גם מזיז את H2O ligands ממרכז המתכת. אנו נחקור עוד יותר את ההשפעה של ליגנדים על מתחמי צבע ותיאום בניסוי זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. מתחמי ניקל וצבעים

  1. Ni(H2O)62+ קומפלקס(איור 1a)
    1. הכן פתרון 1 M של Ni(H2O)62+ על ידי המסת NiSO4 בנפח המתאים של מים.
    2. לדלל עוד יותר את הפתרון Ni(H2O)62+על ידי הוספת 70 מ"ל של פתרון 1 M ל 1,000 מ"ל של מים deionized.
    3. חלק את Ni(H2O)62 + בין שבעה 400 מ"ל כות.
    4. תמיסה ניקל מימי לוקח על צבע ירוק בהיר מאז מים הוא ליגנד שדה חלש.
    5. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל אדומים נספגים, ומצדיק את ההפך, ירוק, אשר נצפה.
  2. Ni(NH3)62+ קומפלקס ( איור1b)
    1. מוסיפים תמיסה אמוניה מימית 5 M לכלוב ומערבבים.
    2. הפתרון מקבל צבע כחול עמוק, המציין את הפתרון הוא סופג אור כתום אשר גבוה יותר באנרגיה מאשר אור אדום.
    3. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל צהובים נספגים, ומצדיק את ההפך, כחול, אשר נצפה.
      1. אמוניה היא ליגנד שדה חזק יותר ממים, מה שמגביר את הפיצול בין מסלולי t2g ו- eg.
  3. Ni(en)32+ complex ( איור1c)
    1. הוסיפו תמיסה של 30% אתילנדיאמין (en) לתרכובת Ni(H2O) מימית62+ ותערבבו.
    2. הפתרון הופך בהדרגה מכחול בהיר לכחול לסגול כמו מולקולות אתילנדיאמין לתאם בהדרגה סביב מרכז המתכת בסופו של דבר ליצור Ni(en)3 +.
    3. אתילנדיאמין הוא ליגנד חזק יותר ממים או אמוניה והוא בידנטאט. הצבע הסגול מציין שהתמיסה סופגת אור צהוב גבוה יותר באנרגיה מאשר אור כתום או אדום.
    4. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל צהובים נספגים, ומצדיק את ההפך, סגול, אשר נצפה.
  4. Ni(dmg)22+ קומפלקס(איור 1d)
    1. דימתילגלוקסין (dmg) הוא ליגנד דו-נטי כי chelates מספר רב של מתכות. רק שתי מולקולות dmg נדרשות לכל מרכז מתכת כי Ni(dmg)22 + יש גיאומטריה מנומר מרובע.
    2. הוסף 1% dmg למתחם מימי.
    3. צורות מזרז ורוד/אדום מלא, Ni(dmg) מסיס2+ קומפלקס.
    4. ספקטרום שידור גלוי של המתחם אינו אפשרי, אך הצבע האדום מציין שאור ירוק נספג. ירוק הוא אנרגיה גבוהה יותר מאשר צהוב, כתום ואדום.
  5. Ni(CN)42- קומפלקס ( איור1e)
    1. יון ציאניד (CN-) הוא מונודנטאט, אבל ליגנד שדה חזק מאוד, אשר גם יוצר מתחמים מרובע-planar עם ניקל (II).
    2. הוסף פתרון KCN של 1 M.
    3. צהוב Ni(CN)42- מורכב צורות כמעט מיד.
      1. הערה: עבודה עם מלחי ציאניד חייבת להיעשות בזהירות רבה. תוספת של חומצה עלולה לגרום להיווצרות של גז ציאניד.
    4. ציאניד הוא ליגנד חזק יותר מכל ליגנדים אחרים כי יש σ מליטה מהליגנד למתכת וקשר π מהמתכת לליגנד. הצבע הצהוב מציין שהתמיסה סופגת אור כחול, שהוא בעל אנרגיה גבוהה יותר מירוק, צהוב, כתום ואדום.
    5. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל צהובים נספגים, ומצדיק את ההפך, סגול, אשר נצפה.

2. חוזק ליגנד

  1. על פי הסדרה הספקטרוכימית, חלק מהליגנדים הם שדה חזק יותר מאחרים, התואמים את גודל הפיצול של d-orbitals של יון המתכת המרכזי.
  2. ליגנדים חזקים יותר של שדות מחליפים ליגנדים חלשים יותר בפתרון.
  3. פתרון מימי של ניקל סולפט נראה ירוק בהיר כי Ni(H2O)62 + צורות מורכבות.
  4. הוסף ברצף פתרונות של אמוניה, אתילנדיאמין, דימתילגליוקסים וציאניד לתמיסה המכילה ניקל תוך כדי ערבוב.
  5. לאחר כל תוספת, הצבע הקודם נעלם והצבע החדש מופיע.
  6. שינוי הצבע מציין היווצרות של קומפלקס תיאום חדש המונע על ידי כוחו של הליגנד. אלה יכולים להיות לכמת על ידי קבוע שיווי המשקל עבור כל תגובה:
    Ni(H2O)62+(aq) + 6 NH3 (aq) → Ni(NH3)62+ (aq) + 6 H2OKeq = 1.2 x 109
    Ni(NH3)62+ (aq) + 3 en(aq) → Ni(en)32+ (aq) + 6 NH3 (aq)Keq = 1.1 x 109
    Ni(en)32+ (aq) + 2 Hdmg(aq) → Ni(dmg)2 (s) + 3 en(aq) + 2 H+ (aq)Keq = 1.35 x 105
    Ni(dmg)2 (s) + 4 CN- (aq) - → Ni(CN)4-2 (aq) + 2 dmg- (aq)Keq = 6.3 x 107
  7. קבוע שיווי המשקל בכל תגובה הוא גדול מאוד (>1), המציין כי התגובות הן כל המוצר מונע.

Figure 1
איור 1. מבנים של ניקל (II) מתחמי תיאום a-e.

מתחמי תיאום מורכבים מאטום מתכת מרכזי או יון הקשור למספר מסוים של קבוצות פונקציונליות המכונות ליגנדים.

אלקטרונים נמצאים במקומות צפויים סביב גרעין האטום, הנקרא מסלוליות. לרוב המתכות יש מספר רב של אלקטרונים נגישים בהשוואה לאלמנטים קבוצתיים עיקריים אור כגון חנקן, חמצן או פחמן. ליגנדים מתקשרים עם מתכות בדרכים מורכבות, או מתואמות אותן בדרכים מורכבות.

ליגנדים מתאמים מתכות בסידורים רבים ושונים, או גיאומטריות, אשר יכול להיות השפעה משמעותית על תגובתיות במרכז המתכת. האוריינטציות שהליגנדים מאמצים מושפעות מהאופי האלקטרוני של הליגנדים והמתכת.

וידאו זה יציג את העקרונות של מתחמי מתכת ולידות, להדגים הליך להחלפת ליגנדים במרכז מתכת, ולהציג כמה יישומים של מתחמי מתכת בכימיה ורפואה.

ליגנדים נעים בין יונים פשוטים כגון כלוריד למולקולות מורכבות כגון פורפירינים. המטען הכולל של קומפלקס מתכת תלוי בטענות נטו של המתכת וכל ליגנד. מתכות הן לעתים קרובות קטיניות, או חיוביות, ולידות הן לעתים קרובות נייטרליות או אניון.

ליגנדים מתאמים מתכות דרך אטום תורם אחד או יותר הקשורים למתכת. מספר קבוצות התורמים שאינן סמוכות בתוך ליגנד נקרא תותבת. ליגנד דו-נטי תופס שני אתרי תיאום על מתכת, כך שמתחם עם שלושה ליגנדים דו-נטיים יכול לאמץ את אותה גיאומטריה כמו קומפלקס עם שישה ליגנדים חד-צדדיים.

יונים או מולקולות ממס יכולים לקיים אינטראקציה עם קומפלקס קואורדינציה מבלי מתמשק ישירות עם המתכת, לעתים קרובות מתנהג כמו יונים נגדיים. אלה יכולים להיות מעורבים גם בתגובות שבהן לפחות ליגנד אחד מוחלף באחר, או מוחלף.

בהחלפה אסוציאטיבית, הליגנד החדש מתואם את המתכת, ואז אחד מהליגנדים המקוריים עוזב, או מתנתק. בהחלפה דיסוציאטיבית, ליגנד מתנתק תחילה מהמתכת, ולאחר מכן הליגנד החדש מתואם. ליגנדים עשויים גם לקשר או להתנתק ללא החלפה, ולשנות את מספר האטומים התורמים סביב המתכת.

מתחמי מתכת בדרך כלל בעלי מסלולית קרובים מספיק באנרגיה כדי לאפשר מעברים אלקטרוניים ביניהם. פער האנרגיה בין מסלוליות אלה מתואם עם תכונות ליגנד מסוימות. מאפיינים אלה מוגדרים לעתים קרובות ב"סדרה ספקטרוכימית של ליגנדים", המדרגת אותם מ'חלש' ל'חזק ', שם ליגנדים חזקים יותר קשורים להבדל אנרגיה גדול יותר.

זה יותר נוח עבור אלקטרונים להיות במסלולים עם האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית. מסלולי מסלולים מיוצבים אלה נמצאים במערכות עם פער האנרגיה הרחב ביותר. לכן, תגובות חילופי פשוטות מעדיפות מתחמים עם ליגנדים חזקים.

מתחמי תיאום סופגים פוטונים המתאימים לאנרגיה הדרושה למעברים אלקטרוניים על פני פערי אנרגיה, לעתים קרובות בספקטרום הנראה לעין. אורך הגל של האור הנספג הוא הצבע המשלים של הצבע הנצפה של המתחם. לפיכך, פער האנרגיה המוגבר מהחלפת ליגנד חלש יותר עבור ליגנד חזק יותר עשוי לשנות את צבע המתחם.

עכשיו, כשתבינו את העקרונות של מתחמי מתכת, בואו נעבור הליך לבחינת שינויים באנרגיות מסלוליות על ידי סדרה של תגובות חילופי ליגנדים.

כדי להתחיל את ההליך, להשיג את פתרונות ליגנד המתאימים וכלי זכוכית. לאחר מכן, להכין פתרון של 1.84 גרם של ניקל סולפט מוצק hexahydrate ו 100 מ"ל deionized מים. קטיון ההקסאקווניקל הירוק ייווצר בפתרון.

במכסה המנוע של האדים, מתחילים לערבב את תמסרון ההקסאקווניקלה בעזרת מוט ערבוב ומערבבים את הצלחת. לאחר מכן, להוסיף 15 מ"ל של אמוניה מימית 5 M ולחכות צבע הפתרון לשנות לכחול עמוק, המציין את היווצרות של cation hexaamminenickel.

לאחר מכן, להוסיף 10 מ"ל של 30% אתילנדיאמין. שינוי צבע הפתרון לסגול מציין כי אתילנדיאמין עקר את האמוניה, ויצר את cation ניקל טריס (אתילנדיאמין).

לאחר מכן, להוסיף 200 מל של 1% דימתילגליוקסים באתנול לאותה. שינוי צבע הפתרון מסגול להשעיה של האבקה האדומה מציין את היווצרותו של ביס מסיס בצורה גרועה (דימתילגליוקסימטו) מתחם ניקל.

לבסוף, להוסיף 30 מ"ל של 1 M אשלגן ציאניד פתרון. הפירוק של מוצק אדום ושינוי צבע הפתרון לצהוב מצביע על כך ליגנדים cyano יש עקירת ליגנדים dimethylglyoximato, יצירת אניון tetracyanonickelate.

תגובות ההחלפה היו ספונטניות, בעקבות התחזיות של הסדרה הספקטרוכימית.

האנרגיה הדרושה כדי לגרום למעברים אלקטרוניים בתוך מתחמים אלה צפויה על ידי הסדרה להיות הנמוכה ביותר עבור מים והגבוה ביותר עבור ציאניד.

הצבעים המשלימים המשויכים לכל פתרון הם אדום, כתום, צהוב, ירוק וכחול. האנרגיה של האור הנראה עולה מאדום לכחול, מה שמצביע על כך שהפוטונים הנספגים גדלים גם באנרגיה ככל שחוזק הליגנד עולה, מה שמתאים לפער גדול יותר בין רמות האנרגיה מסלולית.

מתחמי מתכת משמשים במגוון רחב של תחומים, מסינתזה כימית, לתחום הרפואי.

מתחמי מתכת רבים משמשים כזרזים או כריגנטים בכמויות סטויצ'יומטריות בסינתזה אורגנית. פיתוח זרזים חדשים עם ליגנדים ומרכזי מתכת שונים נמשך, ומאפשר גישה לתרכובות כימיות חדשות. רבים מהמנגנונים שבאמצעותם מתרחשות תגובות אלה כוללים חילופי ליגנד במרכז המתכת. וריאציה קטנה בליגנדים יכולה להשפיע במידה רבה על התגובה של קומפלקס מתכת בסינתזה אורגנית. הבנה של כוח ליגנד יחסית ואת ההשפעות הסיטריות והאלקטרוניות של ליגנדים על מתחם המתכת היא אפוא חיונית בעת עיצוב זרזים חדשים.

מתחמי מתכת משמשים לעתים קרובות בכימותרפיה. פיתוח תרופות חדשות נגד סרטן כרוך לעתים קרובות בהערכת מתחמים הדומים לתרופות קיימות, אך באמצעות ליגנדים או מתכות שונות. כאן, מתחמי טיטניום וונדיום נמצאו להראות יעילות דומה בהערכות ראשוניות ציספלטין, קומפלקס פלטינה בשימוש נרחב. תרכובות אלה עשויים לקיים אינטראקציה עם תאים סרטניים בדרכים שונות מ cisplatin בגלל ההבדלים, ולכן עשוי להיות יעיל נגד סוגים שונים של תאים סרטניים.

סוכני ניגוד הם בדרך כלל מתחמי מתכת, שכאשר הם מוצגים לגוף, אינטראקציה עם המים ברקמות סמוכות כדי לשפר או להפחית הדמיית MRI. הפיתוח של סוכני ניגוד חדשים מתמקד במזעור הרעילות המוצגת תוך שמירה על המאפיינים של סוכן יעיל.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב לכימיה של תיאום. עכשיו אתה צריך להכיר את העקרונות של כימיה תיאום, הליך לביצוע חילופי ליגנד במרכז מתכת, וכמה יישומים של מתחמי מתכת.

תודה שצפיתם!

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Applications and Summary

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

מפיגמנטים ועד אנשים, מתכות מעבר נמצאות בתחומי הכימיה, הביולוגיה, הגיאולוגיה וההנדסה. הבנת ההתנהגות של מתכות מעבר תחת מצבים כימיים שונים יכולה להיות פשוטה כמו ניטור צבע או התנהגות מגנטית. כמעט כל מתכת מעברתלת-ממדית (שורה 4) חיונית לתפקוד הפיזיולוגי, ובכל המקרים, מתכות אלה כבולות על ידי ליגנדים ליצירת מתחמי תיאום. לדוגמה, ברזל חיוני להובלת חמצן בכל בעלי החוליות. המוגלובין, חלבון מורכב, מכיל ארבעה תתי-units heme עם Fe2+ במרכז כל אחד מהם. בהמוגלובין, Fe2+ הוא כלאט על ידי טבעת tetradentate ושאריות היסטידין, מה שהופך אותו פירמידלי מרובע (חמישה צדדים). כאשר חמצן קיים, תת-units להיות octahedral. O2 נחשב ליגנד שדה חזק, אשר גורם גדול d-מסלולית t2g-eg פיצול, מה שהופך אותו נמוך ספין. אור בעל אנרגיה גבוהה יחסית נדרש כדי לקדם אלקטרון למצב eg, כך שאור כחול נספג מה שהופך דם מחומצן (עורקי) להיראות אדום בוהק. לעומת זאת, לדם נטול אוקסיגניות (ורידים) יש פיצול d-מסלולי קטן יותר ואור אדום בהיר אנרגיה נמוכה יותר נספג, מה שהופך את הדם deoxygenated נראה כהה, ארגמני-אדום. באותו בחינה, פחמן חד חמצני, CO, הוא ליגנד שדה חזק יהיה לעקור חמצן. זה נותן לדם מראה אדום בהיר עוד יותר עקב פיצול שדה חזק. הכריכה המועדפת עבור CO על O2 בדם הוא לעתים קרובות קטלני.

יישום נוסף של כימיה תיאום הוא צבעים ופיגמנטים. פיגמנטים רבים הם אמנם תחמוצות מתכת פשוטות, אך אחרים כמו כחול פרוסי וכחול פתלוצינין הם מתחמי תיאום שצבעם נובע מהפיצול במסלולים D -orbitals (איור 2). בכחול פרוסי, ברזל מוקף בשישה ליגנדים ציאניד, יצירת ברזל ספין גבוה (III) hexacyanoferrate מורכב, Fe(CN)63-. תרכובת נוספת, Phthalocyanine כחול, הוא קומפלקס פלנאר מרובע עם יון נחושת (II) במרכז מוקף מולקולת פתלוצינין tetradentate.

Figure 2
איור 2. פרוסיאן בלו, מתחם תיאום במרכז ברזל וכחול פתלוקינין, קומפלקס תיאום ממוקד נחושת.

תרכובות התיאום כוללות מרכז יונים ממתכת עם ליגנדים מסביב ונגד לאיזון המטען. ניתן להיות מונודנטאט או כלאט עם שני-ארבעה אתרי קבצים מצורפים. ליגנדים מסווגים גם על ידי הסדרה הספקטרוכימית, המסווגת את הכוח היחסי של הליבנדים כדי לפצל את ה-d-orbitals של מתכת. הן תכונות צבע והן תכונות מגנטיות מושפעים המתכת ואת ligands. פיצול d-מסלולי גדול דורש אנרגיות גדולות כדי לקדם אלקטרונים למסלולי האנרגיה הגבוהים יותר וסופג אור בעל אנרגיה גבוהה (אורך גל קצר). אלה הם סיו-קומפלקסים ספין נמוך ויש להם את המספר המרבי של אלקטרונים מזווגים. לעומת זאת, פיצול d-מסלולי קטן מכונה שדה חלש וסופג אור אנרגיה נמוכה, כמו גם את המספר המרבי של אלקטרונים לא מנוצלים. המטען והזהות של יון המתכת, כמו גם את הליבנדים הכבולים, מגדירים הן את הצבע הנצפה והן את התכונות המגנטיות בתרכובות התיאום.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

References

  1. Shakhashiri, B. Z.; G. E. Dirreen, G. E; Juergens, F. Color, Solubility, and Complex Ion Equilibria of Nickel (II) Species in Aqueous Solution. J. Chem. Ed. 52 (12), 900-901 (1980).

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter