Термин « координационная геометрия» используется в ряде смежных областей химии и химии / физики твердого тела.
Молекулы
Координационная геометрия атома - это геометрический узор, образованный атомами вокруг центрального атома.
Неорганические координационные комплексы
В области неорганических координационных комплексов это геометрический узор, образованный атомами лигандов , которые связаны с центральным атомом в молекуле или координационном комплексе . Геометрическое расположение будет варьироваться в зависимости от количества и типа лигандов, связанных с металлическим центром, и от предпочтительной координации центрального атома, обычно металла в координационном комплексе . Число связанных атомов (т.е. число σ-связей между центральным атомом и лигандами) называется координационным числом . Геометрический узор можно описать как многогранник, в котором вершины многогранника являются центрами координирующих атомов в лигандах. [1]
Предпочтение координации металла часто зависит от его степени окисления. Число координационных связей ( координационное число ) может варьироваться от двух до 20 в Th (η 5 -C 5 H 5 ) 4 . [2]
Одна из наиболее распространенных координационных геометрий - октаэдрическая , где шесть лигандов координированы с металлом в симметричном распределении, что приводит к образованию октаэдра, если между лигандами проводят линии. Другие общие координационные геометрии - тетраэдрическая и квадратно-плоская .
Теория кристаллического поля может использоваться для объяснения относительной стабильности соединений переходных металлов с различной координационной геометрией, а также наличия или отсутствия парамагнетизма , тогда как VSEPR может использоваться для комплексов элементов основной группы для предсказания геометрии.
Использование кристаллографии
В кристаллической структуре координационная геометрия атома - это геометрический образец координирующих атомов, где определение координирующих атомов зависит от используемой модели связи. [1] Например, в ионной структуре каменной соли каждый атом натрия имеет шесть ближайших соседних ионов хлора в октаэдрической геометрии, и каждый хлорид аналогичным образом имеет шесть ближайших ионов натрия в октаэдрической геометрии. В металлах с объемно-центрированной кубической (ОЦК) структурой каждый атом имеет восемь ближайших соседей в кубической геометрии. В металлах с гранецентрированной кубической (ГЦК) структурой каждый атом имеет двенадцать ближайших соседей в кубооктаэдрической геометрии.
Таблица координационных геометрий
Таблица встречающихся координационных геометрий показана ниже с примерами их появления в комплексах, обнаруженных в виде дискретных единиц в соединениях и координационных сферах вокруг атомов в кристаллах (где нет дискретных комплексов).
Координационный номер | Геометрия | Примеры дискретных (конечных) комплексных | Примеры в кристаллах (бесконечные твердые тела) | |
---|---|---|---|---|
2 | линейный | Ag (CN) 2 - в KAg (CN) 2 [3] | Ag в цианиде серебра , Au в AuI [2] | |
3 | тригонально плоский | HgI 3 - [2] | O в структуре рутила TiO 2 [3] | |
4 | четырехгранный | CoCl 4 2– [2] | Zn и S в сульфиде цинка , Si в диоксиде кремния [3] | |
4 | квадратный плоский | AgF 4 - [2] | CuO [3] | |
5 | тригонально-бипирамидный | SnCl 5 - [3] | ||
5 | квадратно-пирамидальный | InCl 5 2- дюйм (NEt 4 ) 2 InCl 5 [2] | ||
6 | восьмигранный | Fe (H 2 O) 6 2+ [2] | Na и Cl в NaCl [3] | |
6 | тригонально-призматический | W (CH 3 ) 6 [4] | Как и в NiAs , Mo в MoS 2 [3] | |
7 | пятиугольный бипирамидальный | ZrF 7 3- в (NH 4 ) 3 ZrF 7 [3] | Па в PaCl 5 | |
7 | закрытый восьмигранный | Минфин 7 - [5] | La in A-La 2 O 3 | |
7 | закрытый тригонально-призматический | TaF 7 2− в K 2 TaF 7 [3] | ||
8 | квадратный антипризматический | TaF 8 3- в Na 3 TaF 8 [3] Zr (H 2 O) 8 4+ аквакомплекс [6] | Иодид тория (IV) [3] | |
8 | додекаэдр (примечание: хотя этот термин обычно используется, правильный термин - «бисдисфеноид» [3] или « курносый дисфеноид », поскольку этот многогранник является дельтаэдром ) | Mo (CN) 8 4- в K 4 [Mo (CN) 8 ] .2H 2 O [3] | Zr в K 2 ZrF 6 [3] | |
8 | двуглавый тригонально-призматический | ZrF 8 4– [7] | PuBr 3 [3] | |
8 | кубический | Хлорид цезия , фторид кальция | ||
8 | гексагональный бипирамидальный | N в Li 3 N [3] | ||
8 | восьмигранный, транс-двуглавый | Ni в арсениде никеля , NiAs; 6 в качестве соседей + 2 никелевых покрытия [8] | ||
8 | треугольная призматическая, треугольная грань двояковыпуклая | Ca в CaFe 2 O 4 [3] | ||
9 | трехшпиндельный тригонально-призматический | [ReH 9 ] 2- в нонагидридорфенате калия [2] Th (H 2 O) 9 4+ аквакомплекс [6] | SrCl 2 · 6H 2 O, че в RbTh 3 F 13 [3] | |
9 | закрытый квадратный антипризматический | [Th (трополонат) 4 (H 2 O)] [2] | Ла в ЛаТе 2 [3] | |
10 | двуглавый квадратный антипризматический | Th (C 2 O 4 ) 4 2- [2] | ||
11 | Th в [Th IV (NO 3 ) 4 (H 2 O) 3 ] (NO 3 - двузубый) [2] | |||
12 | икосаэдр | Th в Th (NO 3 ) 6 2- ион в Mg [Th (NO 3 ) 6 ]. 8H 2 O [3] | ||
12 | кубооктаэдр | Zr IV (η 3 - (BH 4 ) 4 ) | атомы в металлах с ГЦК-решеткой, например, Ca [3] | |
12 | антикубоктаэдр ( треугольная ортобикупола ) | атомы в ГПУ-металлах, например, Sc [3] | ||
12 | двуглавый шестиугольный антипризматический | U (BH 4 ) 4 [2] |
Обозначение неорганических соединений
ИЮПАК ввел символ многогранника как часть своих рекомендаций ИЮПАК по неорганической химии 2005 года для описания геометрии атома в соединении. [9]
IUCr предложил символ, который отображается как верхний индекс в квадратных скобках в химической формуле. Например, CaF 2 будет Ca [8cb] F 2 [4t] , где [8cb] означает кубическую координацию, а [4t] означает тетраэдр. Эквивалентными символами в IUPAC являются CU −8 и T −4 соответственно. [1]
Символ IUPAC применим к комплексам и молекулам, тогда как предложение IUCr относится к кристаллическим твердым веществам.
Смотрите также
- Молекулярная геометрия
- VSEPR
- Теория поля лигандов
- ЦИС-эффект
- Дополнение к pi-лигандам
Рекомендации
- ^ a b c Дж. Лима-де-Фариа; Э. Хеллнер; Ф. Либау; Э. Маковицкий; Э. Парте (1990). «Отчет Международного союза кристаллографической комиссии о подкомитете по кристаллографической номенклатуре по номенклатуре типов неорганических структур» . Acta Crystallogr. . 46 : 1–11. DOI : 10.1107 / S0108767389008834 . Архивировано из оригинала на 2012-06-13 . Проверено 12 сентября 2008 .
- ^ Б с д е е г ч я J K L Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v Уэллс А. Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ Housecroft, CE; Шарп, AG (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. п. 725. ISBN 978-0-13-039913-7.
- ^ Каупп, Мартин (2001). " " Структура Non-VSEPR "и склеивание в д (0) Система". Angew Chem Int Ed Engl . 40 (1): 3534–3565. DOI : 10.1002 / 1521-3773 (20011001) 40:19 <3534 :: АИД-ANIE3534> 3.0.CO; 2- # .
- ^ а б Перссон, Ингмар (2010). «Гидратированные ионы металлов в водном растворе: насколько регулярны их структуры?» . Чистая и прикладная химия . 82 (10): 1901–1917. DOI : 10.1351 / PAC-CON-09-10-22 . ISSN 0033-4545 .
- ^ Джереми К. Бёрдетт; Роальд Хоффманн; Роберт К. Фэй (1978). «Восьмерка-координация». Неорганическая химия . 17 (9): 2553–2568. DOI : 10.1021 / ic50187a041 .
- ^ Дэвид Г. Петтифор, Связь и структура молекул и твердых тел , 1995, Oxford University Press, ISBN 0-19-851786-6
- ^ НОМЕНКЛАТУРА НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Рекомендации IUPAC 2005 изд. Н.Г. Коннелли и др. Издательство RSC http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/