Координационная геометрия
Координационная геометрия атома — это геометрический узор, определяемый атомами вокруг центрального атома. Этот термин обычно применяется в области неорганической химии , где наблюдаются разнообразные структуры. Геометрия координации зависит от количества, а не типа лигандов, связанных с металлическим центром, а также от их местоположения. Число связанных атомов является координационным числом .Геометрическую картину можно описать как многогранник , вершинами которого являются центры координирующих атомов лигандов. [1]
Координационное предпочтение металла часто зависит от его степени окисления. Число координационных связей ( координационное число ) может варьироваться от двух в K[Ag(CN) 2 ] до 20 в Th( η 5 -С 5 Н 5 ) 4 . [2]
Одной из наиболее распространенных геометрий координации является октаэдрическая , где шесть лигандов координируются с металлом в симметричном распределении, что приводит к образованию октаэдра, если между лигандами провести линии. Другими распространенными координационными геометриями являются тетраэдрическая и плоская квадратная формы .
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
[ редактировать ]В кристаллической структуре координационная геометрия атома представляет собой геометрическую структуру координирующих атомов, где определение координирующих атомов зависит от используемой модели связи. [1] Например, в ионной структуре каменной соли каждый атом натрия имеет шесть ближайших ионов хлорида 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 координационной геометрии
[ редактировать ]Ниже представлена таблица встречающихся координационных геометрий с примерами их возникновения в комплексах, встречающихся в виде дискретных единиц в соединениях и координационных сферах вокруг атомов в кристаллах (где дискретный комплекс отсутствует).
| Координационный номер | Геометрия | Примеры дискретного (конечного) комплекса | Примеры в кристаллах (бесконечные твердые тела) | |
|---|---|---|---|---|
| 2 | линейный |  | [Ag(CN) 2 ] − в К[Ag(CN) 2 ] [3] | Ag в цианиде серебра , Au в AuI [2] |
| 3 | тригональный плоский |  | [HgI 3 ] − [2] | О в TiO 2 Рутиловая структура [3] |
| 4 | четырехгранный |  | [CoCl 4 ] 2− [2] | Zn и S в сульфиде цинка , Si в диоксиде кремния. [3] |
| 4 | плоский квадратный |  | [AgF 4 ] − [2] | CuO [3] |
| 5 | тригонально-бипирамидальный |  | [SnCl 5 ] − [3] | |
| 5 | квадратно-пирамидальный |  | [InCl 5 ] 2− в [N(CH 2 CH 3 ) 4 ] 2 [InCl 5 ] [2] | |
| 6 | октаэдрический |  | [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ [2] | Na и Cl в NaCl [3] |
| 6 | тригонально-призматический |  | Вт( СН3 ) 6 [4] | Как и в NiAs , Mo в МоС 2 [3] |
| 7 | пятиугольный бипирамидальный |  | [ЗрФ 7 ] 3− в [NH 4 ] 3 [ ZrF 7 ] [3] | Боль ПаСl 5 |
| 7 | октаэдрический с верхушкой |  | [МФ 7 ] − [5] | Ла в А- La2OLa2O3 |
| 7 | треугольно-призматический с крышкой |  | [ТаФ 7 ] 2− в К 2 [ТаФ 7 ] [3] | |
| 8 | квадратный антипризматический |  | [ТаФ 8 ] 3− в Na3 [ TaF8 ] [3] [Zr(H 2 O) 8 ] 4+ аквакомплекс [6] | Йодид тория(IV) [3] |
| 8 | додекаэдрический (примечание: хотя этот термин обычно используется правильный термин «бисдисфеноид». [3] или « курносый дисфеноид », поскольку этот многогранник является дельтаэдром ) |  | [Мо(CN) 8 ] 4− в К 4 [Мо(CN) 8 ]·2H 2 O [3] | Зр в К 2 [ZrF 6 ] [3] |
| 8 | двуглавый треугольный призматический |  | [ZrF 8 ] 4− [7] | ПуБр 3 [3] |
| 8 | кубический | Хлорид цезия , фторид кальция | ||
| 8 | шестиугольный бипирамидальный |  | Н в Li3Ли3Н [3] | |
| 8 | октаэдрический, трансдвуглавый | Ni в арсениде никеля , NiAs; 6 Как соседи + 2 Ni-каппинг [8] | ||
| 8 | треугольно-призматический, треугольная грань двуглавая | Калифорния в КафеФе 2 О 4 [3] | ||
| 9 | трехгранный трехугольный призматический |  | [РеХ 9 ] 2− в нонагидридоренате калия [2] [Тх(Н 2 О) 9 ] 4+ аквакомплекс [6] | SrCl 2 ·6H 2 O , Th в Рб[Th 3 F 13 ] [3] |
| 9 | квадратный с крышкой, антипризматический |  | [Th(трополонат) 4 (H 2 O)] [2] [ нужны разъяснения ] | На белье ЛаТе 2 [3] |
| 10 | двуглавый квадратный антипризматический | [Тх(С 2 О 4 ) 4 ] 2− [2] | ||
| 11 | Тонкий [Чт IV (NO 3 ) 4 (H 2 O) 3 ] ( NO − 3 двудентатный ) [2] | |||
| 12 | икосаэдр |  | Тонкий [Тх(НО 3 ) 6 ] 2− ион в Mg[Th(NO 3 ) 6 ]·8H 2 O [3] | |
| 12 | кубооктаэдр |  | Зр IV ( ч 3 -[BH 4 ] 4 ) | атомы в ГЦК-металлах, например Ca [3] |
| 12 | антикубооктаэдр ( треугольный ортобикупол ) |  | атомы в ГПУ-металлах, например Sc [3] | |
| 12 | двуглавый шестиугольный антипризматический | У[БН 4 ] 4 [2] |
Названия неорганических соединений
[ редактировать ]ИЮПАК ввел символ многогранника как часть своих рекомендаций ИЮПАК по неорганической химии 2005 года для описания геометрии вокруг атома в соединении. [9]
IUCr предложил символ, который отображается в виде верхнего индекса в квадратных скобках в химической формуле. Например, CaF 2 будет Ca [8cb] FФ2 [4т] , где [8cb] означает кубическую координацию, а [4t] означает тетраэдрическую. Эквивалентными символами в ИЮПАК являются CU -8 и T -4 соответственно. [1]
Символ IUPAC применим к комплексам и молекулам, тогда как предложение IUCr применимо к кристаллическим твердым веществам.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Х. Лима-де-Фариа; Э. Хеллнер; Ф. Либау; Э. Маковицкий; Э. Парте (1990). «Отчет Подкомитета Комиссии по кристаллографической номенклатуре Международного союза кристаллографов по номенклатуре типов неорганических структур» . Акта Кристаллогр. А. 46 : 1–11. дои : 10.1107/S0108767389008834 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v Уэллс А. Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ Хаускрофт, CE; Шарп, AG (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. п. 725. ИСБН 978-0-13-039913-7 .
- ^ Каупп, Мартин (2001). « Структуры, не относящиеся к VSEPR, и связи в системах d (0)». Angew Chem Int Ed Engl . 40 (1): 3534–3565. doi : 10.1002/1521-3773(20011001)40:19<3534::AID-ANIE3534>3.0.CO;2-# . ПМИД 11592184 .
- ^ Jump up to: а б Перссон, Ингмар (2010). «Гидратные ионы металлов в водном растворе: насколько регулярна их структура?» . Чистая и прикладная химия . 82 (10): 1901–1917. doi : 10.1351/PAC-CON-09-10-22 . ISSN 0033-4545 .
- ^ Джереми К. Бердетт; Роальд Хоффманн; Роберт К. Фэй (1978). «Восьмерка-координация». Неорганическая химия . 17 (9): 2553–2568. дои : 10.1021/ic50187a041 .
- ^ Дэвид Г. Петтифор, Связывание и структура молекул и твердых тел , 1995, Oxford University Press, ISBN 0-19-851786-6
- ^ НОМЕНКЛАТУРА НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Рекомендации ИЮПАК, 2005 г., изд. Н.Г. Коннелли и др. Издательство RSC http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/