Komplexchemie - Ingo Schnell

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Zentralteilchen können Atome oder Ionen sein. Am häufigsten treten dabei die Kationen von Übergangsmetallen mit relativ hohen Ladungen und kleinen Ionenradien auf. Wichtige Beispiele sind Cr 3+ , Fe 3+ , Ni 2+ oder Cu 2+ . Aber auch Metalle der Hauptgruppen – wie Ca 2+ oder Al 3+ – können Komplexe bilden. Die Liganden sind in vielen Fällen Nichtmetallanionen, Moleküle oder Molekülionen. Zu unterscheiden sind neutrale Liganden (z.B. H 2O, NH 3 oder CO) und anionische Liganden (z.B. Cl - , Br - , I - , CN - , OH - , SO 4 2- oder C2O 4 2- ). Selten treten auch kationische Liganden auf. Ein Beispiel hierfür wäre NO + . Im Normalfall sind die Liganden auch außerhalb des Komplexes stabile Teilchen. Als Donoratome der Liganden werden die Atome bezeichnet, die an der direkten Bindung zum Zentralteilchen beteiligt sind. Die Anzahl der Donoratome aller koordinierten Liganden wird als Koordinationszahl bezeichnet. Die Liganden sind in einer bestimmten Geometrie um das Zentralteilchen angeordnet. Der Raumkörper, der entsteht, wenn man sich die Mittelpunkte der direkt an das Zentralatom gebundenen Atome durch Linien miteinander verbunden denkt, wird Koordinationspolyeder genannt (siehe Abschnitt 3). 2. Nomenklatur von Komplexen Während früher Komplexverbindungen häufig Trivialnamen hatten, wie z.B. “gelbes Blutlaugensalz“ für die Verbindung K 4[Fe(CN) 6] mit dem Eisenkomplex [Fe(CN) 6] 4- als Anion , wurde es mit fortschreitender Entwicklung der <strong>Komplexchemie</strong> notwendig, ein einheitliches Nomenklatursystem einzuführen, das vom Namen auf den Aufbau der Komplexe schließen lässt. Zu unterscheiden ist zwischen der formelmäßigen Wiedergabe durch die chemischen Symbole und der Benennung eines Komplexes. Regeln für die Aufstellung von Komplexformeln (z.B. [Fe(CN) 6] 4- ) • Jede Komplexverbindung ist oder enthält eine Koordinationseinheit, die aus dem Zentralatom bzw. -ion und den daran gebundenen Liganden besteht. Die Koordinationseinheit, die geladen oder ungeladen sein kann, wird in eckige Klammern eingeschlossen. • Zuerst wird das Elementsymbol des Zentralteilchens angegeben. Es folgen kationische, anionische und darauf neutrale Liganden in alphabetischer Reihenfolge innerhalb der Ligandenklassen. Werden Abkürzungen für größere Liganden verwendet (z. B. py für Pyridin, C 5H 5N), so werden sie dort eingefügt, wo sie als Summenformeln stehen würden. • Mehratomige Liganden sowie Abkürzungen werden in runde Klammern gesetzt. Die Anzahl der Liganden wird als Index angegeben. • Liegt eine geladene Koordinationseinheit vor, wird die Ladung, die der Summe der Ladungen der Einzelionen entspricht, hochgestellt hinter die Koordinationseinheit gesetzt. Regeln für die Benennung von Komplexen (z.B. „Hexacyanoferrat“) • An die Namen anionischer Liganden wird in der Regel die Endung -o angehängt. Die Endung -id entfällt, und an den verbleibenden Wortstamm wird direkt ein -o angehängt. • Die Namen neutraler und kationischer Liganden werden unverändert verwendet und in runde Klammern eingeschlossen. Ausnahmen sind die Liganden H 2O (aqua), NH 3 (ammin), CO (carbonyl), NO (nitrosyl). • Zuerst werden die Liganden in alphabetischer Reihenfolge unabhängig von der Ladung genannt. Mittels Präfix (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- usw. oder bei größeren Liganden bis-, tris-, tetrakis- usw.) wird die jeweilige Anzahl wiedergegeben. • Am Ende steht der Name des Zentralteilchens. Bei anionischen Koordinationseinheiten wird dem lateinischen Wortstamm des Zentralteilchens das Suffix -at angehängt, bei kationischen und neutralen Koordinationseinheiten wird der Name unverändert angegeben. Die Oxidationszahl des Zentralteilchens wird als römische Ziffer in runde Klammern angefügt. Seite 2
Abschließend einige Beispiele für Komplexverbindungen mit Formel und systematischem Namen. 3. Liganden und ihre Zähnigkeit Ein Ligand kann mehrere Donoratome zur Ausbildung einer koordinativen Bindung zum Zentralteilchen besitzen. Die Zahl der koordinativen Bindungen, die ein Ligand in einem Komplex betätigt, nennt man die Zähnigkeit. Man unterscheidet einzähnige bis achtzähnige Liganden. Einzähnige Liganden können Ionen oder Moleküle sein, die mehrere freie Elektronenpaare besitzen können, aber nur eines zur koordinativen Bindung benutzen. Im einfachsten Fall sind sie einatomig wie z. B. F - , Cl - oder O 2- . Sie können aber auch mehratomig sein, Beispiele hierfür sind H2O, NH3, CO, OH - oder SCN - . Zweizähnige Liganden enthalten zwei Donoratomen, die mit je einem freien Elektronenpaar zur koordinativen Bindung befähigt sind, sie aber nicht ausbilden müssen. Zweizähnige Liganden können im Komplex also auch einzähnig gebunden sein, wie z. B. CO3 2- . Weitere typische Vertreter sind in der Abbildung neben zusammengestellt; dabei sind die Donoratome rot gekennzeichnet und die gebräuchlichen Abkürzungen der komplizierteren Liganden mit angegeben. Sechszähnige Liganden können sich in einer Art Helix um das Zentralteilchen legen. Voraussetzung dafür ist eine geeignete räumliche Anordnung, wie man sie z.B. im Anion der Ethylendiamintetraessigsäure findet. Die sechszähnigen Liganden nehmen eine besondere Stellung ein, da sich die gebildeten Komplexe durch besonders hohe Stabilität auszeichnen. Sie finden deshalb bei Vierzähnige Liganden legen sich weitgehend eben um das Zentralteilchen. Für den Aufbau bioanorganischer Systeme ist das vierzähnige, ungesättigte Porphyrin-Dianion von Bedeutung. Bei diesem Ligand liegen die Donoratome bereits vor der Koordination am Metall in einem großen organischen Ring derart vor, dass sie ein Metallzentrum geeigneter Größe umschließen können. Seite 3
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Seite 7 und 8: Erläuterung. (a) Das System Cu 2+
Seite 9 und 10: Durchführung. 50 mL der Eisen(III)
Seite 11 und 12: Das Komplexon H2Na2EDTA ist auch ge

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