EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

PLUS Zentralteilchen – Liganden – Mehrzähnigkeit 4.7 Komplexe 104 104 Der Schweizer Chemiker Alfred Werner (1866-1919) begründete die Komplex- chemie und erhielt dafür 1913 den Nobelpreis für Chemie. Komplexverbindun- gen zeichnen sich häufig durch eine besondere Farbenpracht aus. Grundlagen Bei Komplexverbindungen (von lat. complexus Umarmung) ist ein Zentralatom bzw. Zentralion von einem oder mehreren sogenannten Liganden umgeben. Die Liganden und das Zentralatom sind mit einer koordinativen Bindung miteinan- der verknüpft. Die Zahl der koordinativen Bindungen wird auch Koordinations- zahl des Komplexes genannt. Formel und Benennung Komplexe haben eine eigene Schreibweise und auch eine eigene Benennung. Folgende Regeln gelten für die Schreibweise: c zuerst das Kation, dann das Anion c die Komplexsphäre (Zentralatom und Liganden) in eckigen Klammern c innerhalb der eckigen Klammern wird zuerst das Zentralatom angeschrie- ben und dann die Liganden Beispiele #1 [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3 … Der Komplex [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ hat Cr 3+ als Zentralatom, das von 6 H 2 O-Liganden umgeben ist. Der Komplex ist dreifach positiv geladen und benötigt daher 3 Cl – -Ionen zum Ladungsausgleich. Der Name dieser Verbin- dung ist Hexaaquacobalt(III)-chlorid #2 K 2 [PtCl 6 ] … Der Komplex [PtCl 6 ] 2– besitzt ein Pt 4+ -Ion als Zentralteilchen, das von 6 Cl – -Ionen als Liganden umgeben ist. Der Komplex ist zweifach nega- tiv geladen und benötigt daher zum Ladungsausgleich zwei K + -Ionen. Der Name dieser Verbindung ist Kaliumhexachloridoplatinat(IV). Bei der Benennung wird zuerst der kationische und dann der anionische Anteil des Komplexes genannt. Beim Komplex werden zuerst die Liganden genannt (mit einem griechischen Zahlwort, in unseren Beispielen „hexa“ für sechs) und dann das Zentralatom. Die Ladung des Zentralatoms wird mit römischen Zah- len angegeben. Bei anionischen (= negativ geladenen) Komplexen (zB [PtCl 6 ] 2– ) trägt das Zentralatom zusätzlich die Endung –at. Wichtige Liganden: H 2 O (aqua), NH 3 (ammin), Cl – (chloro), CN – (cyano) Mehrzähnige Liganden Die bisher besprochenen Liganden können nur jeweils eine koordinative Bin- dung mit dem Zentralatom eingehen (einzähnige Liganden). Es gibt allerdings auch Liganden, die mehrere Elektronenpaare für die Bindung zum Zentralatom zur Verfügung stellen können. Diese Liganden nennt man mehrzähnige Ligan- den. Sie legen sich um das Zentralatom und die gebildeten Komplexe werden Chelate genannt (griech. chele Krebsschere). Beispiele Name Formel Kurzbezeichnung Zähnigkeit Ethylendiamin NH 2 –CH 2 –CH 2 –NH 2 „en“ zweizähnig Ethylendiamintetraacetat siehe Abb. 104–3 EDTA sechszähnig Verwendung Viele natürliche Farbstoffe sind Komplexverbindungen, so zum Beispiel der rote Blutfarbstoff Hämoglobin (Zentralatom Eisen) oder der grüne Pflanzenfarbstoff Chlorophyll (Zentralatom Magnesium). Komplexbildner werden in modernen Waschmitteln zur Enthärtung des Wassers eingesetzt sowie als Lebensmittel- zusatzstoffe zur Konservierung. EDTA findet in der analytischen Chemie bei der Komplextitration zur Bestimmung der Wasserhärte ihre Verwendung. Schüler-Experiment 4.4 Synthese einer Komplexverbindung C C H H H H N N C C C C C C C C H H H H H H H H O O O O O O O O Abb. 104–3: Strukturformel von EDTA Abb. 104–2: Verschiedene Nickel-Komplexe Ni O O O O O O H H H H H H H HH H H H Ni N N N N N N H H H H H H H HH H H H H H H H H H [Ni(H 2 O) 6 ] 2+ [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ O Cu O O O H H H H H H H H Zentral- teilchen Liganden Abb. 104–1: Aufbau eines Komplexes VS Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlag öbv