Koordinative Bindung
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Nomenklatur von Komplexen
Metallionen und Komplexbildung
Koordinative Bindung
Aufbau von Metallkomplexen
Eigenschaften durch Komplexbindung von Metall-Ionen
Reaktionen mit Metallkomplexen
Chelatkomplexe
Bedeutung von Chelatkomplexen
Chelatkomplexe für Mediziner
Ligandenfeldtheorie – Farbigkeit von Komplexen
Ligandenfeldtheorie – Magnetismus von Komplexen
Hydratisierte Metallionen als Säuren
Koordinative Bindung Übung
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Beschreibe die Bildung der koordinativen Bindung.
TippsAmmoniak ist eine Lewis-Base. Kann Ammoniak Elektronen aufnehmen oder eher abgeben?
LösungLewis betrachtet bei seiner Säure-Base-Theorie die Elektronen. Verbindungen, die Elektronen abgeben können, also Elektronendonatoren, sind Lewis-Basen. Verbindungen, die Elektronen aufnehmen können, also Elktronenakzeptoren, sind Lewis-Säuren.
Reagiert nun eine Säure mit einer Base, dann gibt die Base das freie Elektronenpaar vollkommen an die Säure ab und bildet die koordinative Bindung aus.
Ein Beispiel ist die Reaktion von Ammoniak mit einem Proton. Ammoniak bindet über sein freies Elektronenpaar am Stickstoff und es bildet sich das Ammonium-Ion.
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Entscheide, ob es sich um eine Lewis-Base oder eine Lewis-Säure handelt.
TippsLewis-Basen verfügen über ein freies Elektronenpaar.
Lewis-Säuren sind Elektronenakzeptoren.
LösungDas Säure-Base-Konzept von Brönsted hat sich ausschließlich auf die Übertragung von Protonen bezogen. Dieses Konzept hat Lewis erweitert und betrachtet nun die Elektronen.
Lewis-Basen sind Elektronendonatoren, also Verbindungen, die über ein freies Elektronenpaar verfügen, wodurch sie koordinative Bindungen eingehen können. Stickstoff ist durch das freie Elektronenpaar am Stickstoff eine Lewis-Base. Auch Wasser besitzt am Sauerstoff zwei freie Elektronenpaare und ist somit eine Lewis-Base.
Lewis-Säuren sind dagegen Elektronenakzeptoren, also Verbindungen, die Elektronen aufnehmen können. Hierzu gehören das Proton und auch Bortrifluorid.
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Formuliere die Reaktionsgleichungen zu folgenden Komplexen.
TippsSieh dir die Abbildungen an. Aus welchen Bestandteilen besteht der Komplex?
Allgemein besteht ein Metallkomplex aus Zentralion und Liganden.
LösungZur Bildung eines Metallkomplexes wird als erstes ein Metallion benötigt. Häufig ist dies ein Ion der Übergangsmetalle, da diese über freie d-Orbitale verfügen. In diesen Beispielen sind es $Ni^{2+}$, $Fe^{3+}$ und $Al^{3+}$.
Außerdem werden Liganden benötigt. Eine häufige Anzahl bei Liganden ist 2, 4, 5 und 6. Die Art der Liganden kannst du aus der Struktur entnehmen. In diesem Fall sind es Cyanido-Liganden $CN^-$, Chlorido-Liganden $Cl^-$, Hydroxido-Liganden $OH^-$ und Wasserliganden $H_2O$.
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Entscheide, in welchen Beispielen eine koordinative Bindung vorliegt.
TippsEine koordinative Bindung entsteht, wenn eine Lewis-Base das freie Elektronenpaar an eine Lewis-Säure abgibt.
LösungEine koordinative Bindung entsteht zwischen einer Lewis-Base und einer Lewis-Säure. Dabei ist die Lewis-Base der Elektronendonator. Sie besitzt ein freies Elektronenpaar, welches zur Ausbildung der Bindung genutzt werden kann. Lewis-Basen sind z.B. Wasser und Ammoniak.
Lewis-Säuren sind Elektronenakzeptoren. Sie besitzen also freie Orbitale, die Elektronen aufnehmen können. Besonders geeignet sind hier die Übergangsmetalle mit ihren freien d-Orbitalen.
Das Besondere einer koordinativen Bindung ist also, dass beide Bindungselektronen von einem Reaktionspartner stammen.
Die Bindungen in Wasser, Ammoniak und in der Aminosäure sind kovalent und die Bindung zwischen Ethanolat-Ion und Natrium-Ion sind ionisch. Nur im Komplex $ [Cr(CN)_4(Cl)_2]^{3-}$ liegen koordinative Bindungen zwischen Zentralion und Liganden vor.
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Benenne die Bestandteile einer Komplexverbindung.
TippsKomplexverbindungen entstehen durch eine Lewis-Säure-Base-Reaktion.
Es werden koordinative Bindungen gebildet.
LösungEine Komplexverbindung besteht grundsätzlich aus einer Lewis-Säure, also einem Elektronenakzeptor, und aus einer (meist mehreren) Lewis-Basen, also einem Elektronendonator.
Die Lewis-Säure ist in der Regel ein Ion eines Übergangsmetalls. Dieses wird auch als Zentralion bezeichnet, weil es sich in der Mitte der Komplexverbindung befindet.
An dieses Zentralion binden durch koordinative Bindungen die Liganden. Das sind Verbindungen, die über Atome mit freien Elektronenpaaren verfügen, wie zum Beispiel Wasser oder Ammoniak.
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Bestimme die Farbe folgender Komplexe.
TippsErinnere dich an Verbindungen, die du kennst. Rost ist eine Eisenverbindung und bräunlich-orange. Kupferdächer werden mit der Zeit bläulich-grün.
LösungKomplexverbindungen sind häufig farbig. Grund dafür sind die Liganden, die die Elektronenverteilung der d-Orbitale beeinflussen. Wenn also Liganden koordinieren, werden Verbindungen oft bunt. Gerade Wasser ist ein guter Ligand und während wasserfreie Salze oft farblos sind, zeigen die Salze mit Kristallwasser eine charakteristische Farbe.
Wenn du dir dabei einige typische Farben merkst, kannst du Metallionen ganz leicht erkennen. Eisen(III)-Salze sind häufig gelb, Nickelsalze sind hellgrün, Kupfersalze sind blau und Cobaltsalze pink-violett.
Zink und Silbersalze dagegen sind nicht farbig, da ihre d-Orbitale voll besetzt sind und die Liganden so keinen Einfluss auf die Verteilung nehmen können.
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