Ein besonders schwieriges Feld in der Chemie sind die sogenannten Koordinationsverbindungen. Trotz ihrer Vielschichtigkeit werden sie im Leistungskurs Chemie bearbeitet und in dieser Arbeit näher erläutert. Ein breites Basiswissen ist dafür erforderlich, weshalb die beiden Module „LEWIS – Säuren & Basen“ sowie „Das VSEPR-Modell“ beigefügt wurden um das Verständnis der Koordinationschemie zu fördern. Die Nomenklatur der Komplexe wird am Ende der Arbeit durch 10 Übungsaufgaben vertieft und die Valenz-Bond Theorie wird mit der Kristallfeldtheorie „erweitert“, da erstere bei sogenannten „outer-orbital – Komplexen“ seine Gültigkeit verliert.
Inhaltsangabe bzw. Überblick
1. LEWIS - Säuren & Basen.
2. Das VSEPR Modell.
3. Komplexe.
3.1 Definition.
3.2 Hydrate.
3.3 Anordnung im Raum.
3.4. Isomerie.
3.5 Nomenklatur.
3.6 Chelatkomplexe.
4. Valenz-Bond – Theorie.
5. Kristallfeldtheorie.
6. Übungsaufgaben zum Thema Komplexe.
1. LEWIS Säure
HA + OH
2
H
3
O
+
+ A
-
Proton H
+
erhält durch Aufnahme des Elektronenpaars von O
2
die Heliumedelgaskonfiguration.
2
Li
+
hat die Ordnungszahl 3, daher
wird es die Edelgaskonfiguration
des Neon anstreben, nicht jene
des Helium.
LEWIS Säure =
Elektronenpaarakzeptor
= Bromsted Base =
Zentralteilchen.
LEWIS Base = Elektronenpaardonator
= Bromsted Säure = Liganden.
2. Das VSEPR Modell
Struktur von Molekülen wird von Anzahl der Elektronenpaare um das Zentralteilchen bestimmt.
Bei H
2
O werden nur 2 Elektronenpaare zu Bindungen ausgebildet, die restlichen 2 des Sauerstoffes
sind freie Elektronenpaare.
Freie
Elektronenpaare
nehmen mehr Platz
ein als Bindungen,
darum entsteht eine
höhere Abstoßung
und ein größerer
Winkel in der
räumlichen Anordnung.
Ac
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
4s
2
2
2
1
2
2
2
2
1
2
3d
1
2
3
5
5
6
7
8
10
10
Phänomen Cr: Alle Orbitale halb besetzt = stabiler Zustand.
Phänomen Cu: Alle d-Orbitale besetzt ist stabiler als alle s-Orbitale.
3
2 Das angefügte Bild entstammt der PowerPoint Präsentation des Chemielehrers
3 Die folgenden blauen Bilder wurden von dieser Quelle:
http://www.slideshare.net/jwallach/vsepr-models
abgeleitet
2
LEWIS-Säuren sind Ionen oder Neutralstoffe, die Elektronenpaare - eines oder mehrere -
aufnehmen um die Elektronenkonfiguration des nächst höheren Edelgases zu erreichen
3
3. Komplexe
Koordinationsverbindungen (oder Komplexe) bestehen aus einem Atom oder Ion als
4
Zentralteilchen und einer Anzahl von Molekülen und/oder Ionen, den so genannten Liganden, die
dieses Zentralteilchen umgeben.
3.1 Definition von Komplexen
· Das Zentralteilchen sollte mittels bewerkstelligbarer Reaktion existieren und nicht sofort
reagieren.
· Komplexbildung sollte unter chemisch realisierbaren Bedingungen ablaufen.
· Komplex darf durch Zufügen eines Liganden zum Molekül, in welchem das
Zentralteilchen noch nicht seine maximale Koordniationszahl erreicht hat, entstehen.
· Komplexsalze dissoziieren in Wasser nicht vollständig.
Koordinationszahl (KZ)
Koordinationszahl benennt die Anzahl der Ligandenatome, welche direkt ans Zentralteilchen
gebunden sind.
Werte von 2 9 sind möglich, am häufigsten aber 2, 4 und 6.
3.2 Hydrate
Hydrate sind Salze oder Lösungen, die eine charakteristische Farbe aufweisen und Wasser in der
Kristallstruktur eingebaut haben (während Kristallisation ,,eingesperrt"). [Ni(H
2
O)
6
]
2+
(Hexaaquanickel(II)-Ion) ist ein grünes Salz, welches beim Erhitzen gelb wird, weil das Wasser aus
dem Gitter abgespalten wird. Das negative Zentralion Ni
2+
wird von 6 Wassermolekülen in Form
eines Oktaeders /mit negativem Pol am Ni
2+
- Ion) umgeben.
3.3 Anordnung von Komplexen im Raum
Die Eigenschaften von Verbindungen werden u.a. von deren räumlicher Anordnung bestimmt.
Dies gilt auch für die Komplexe.
MeA
6
Komplex ist so im Raum angeordnet, dass alle A-Atome
direkt mit dem Me-Atom verbunden sind.
Der BMeA
5
Komplex weist bei vielen Versuchen keine
Isomerieerscheinungen auf.
=> Komplexe müssen symmetrisch angeordnet sein (weil B sonst
mehrere Plätze eingenommen hätte).
Weil der B
2
MeA
4
Komplex 2 isomere Formen aufweist, ist es
eindeutig, dass sich Komplexe oktaedrisch im Raum anordnen.
4
4 Die folgenden Bilder wurden der PowerPoint Präsentation des Chemielehrers entnommen.
5
3.4 Isomerie
Zwei oder mehr Verbindungen, die die gleiche Zusammensetzung, jedoch eine unterschiedliche
Anordnung der Atome haben, werden Isomere genannt.
Isomere bestehen aus denselben Atomen, aber weisen unterschiedliche physikalische Eigenschaften
auf, z.B. Farbe, Löslichkeit oder Reaktionsgeschwindigkeit.
Strukturisomere besitzen unterschiedliche Bindungen zum Zentralteilchen.
6
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- Mike G. (Author), 2016, Die komplexe Koordinationschemie. LEWIS-Säuren, die Valenz-Bond Theorie und das Kristallfeld, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/318223
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