Un legame di coordinate covalenti o legame di coordinazione è un tipo di legame in cui uno degli atomi attaccati fornisce tutti gli elettroni condivisi.
In un semplice legame covalente, ogni atomo fornisce un elettrone al legame. D'altra parte, in un legame di coordinazione, gli atomi che donano l'elettrone per formare un legame sono chiamati atomo donatore, mentre l'atomo che accetta la coppia di elettroni per unirsi è chiamato atomo accettore (Clark, 2012).
Figura 1: rappresentazione di un legame di coordinazione tra l'atomo donatore (N) e l'accettore (H).
Un legame di coordinazione è rappresentato da una freccia che parte dagli atomi donatori e termina nell'atomo accettore (Figura 1). In alcuni casi, il donatore può essere una molecola.
In questo caso, un atomo nella molecola può donare la coppia di elettroni, che sarebbe la base di Lewis, mentre la molecola con la capacità di accettare sarebbe l'acido di Lewis (Coordinate Covalent Bond, SF).
Un legame di coordinazione ha caratteristiche simili a quelle di un semplice legame covalente. I composti che hanno questo tipo di legame hanno generalmente un basso punto di fusione e di ebollizione, con un'interazione coulombica inesistente tra gli atomi (a differenza del legame ionico) ei composti sono molto solubili in acqua (Atkins, 2017).
Alcuni esempi di legami covalenti coordinati
L'esempio più comune di un legame di coordinazione è lo ione ammonio, che è formato dalla combinazione di una molecola di ammoniaca e un protone di un acido.
Nell'ammoniaca, l'atomo di azoto ha una coppia solitaria di elettroni dopo aver completato il suo ottetto. Dona questa coppia solitaria allo ione idrogeno, così l'atomo di azoto diventa un donatore. L'atomo di idrogeno diventa l'accettore (Schiller, SF).
Figura 2: rappresentazione del legame di coordinazione ionica idronio.
Un altro esempio comune di legame dativo è la formazione dello ione idronio. Come con lo ione ammonio, la coppia di elettroni liberi della molecola d'acqua funge da donatore al protone che è l'accettore (Figura 2).
Tuttavia, va notato che una volta stabilito il legame di coordinazione, tutti gli idrogeni attaccati all'ossigeno sono esattamente equivalenti. Quando uno ione idrogeno si rompe di nuovo, non c'è discriminazione tra quale degli idrogeni viene rilasciato.
Un eccellente esempio di una reazione acido-base di Lewis, che illustra la formazione di un legame covalente coordinato, è la reazione di formazione dell'addotto del trifluoruro di boro con l'ammoniaca.
Il trifluoruro di boro è un composto che non ha una struttura di gas nobile attorno all'atomo di boro. Il boro ha solo 3 coppie di elettroni nel suo guscio di valenza, quindi si dice che BF3 sia carente di elettroni.
La coppia di elettroni non condivisa dell'azoto ammoniacale può essere utilizzata per superare tale carenza e si forma un composto che coinvolge un legame di coordinazione.
Figura 3: addotto tra la molecola di trifluoruro di boro e l'ammoniaca.
Quella coppia di elettroni dell'azoto viene donata all'orbitale p vuoto del boro. Qui l'ammoniaca è la base di Lewis e BF3 è l'acido di Lewis.
Chimica di coordinamento
Esiste una branca della chimica inorganica dedicata esclusivamente allo studio dei composti che formano metalli di transizione. Questi metalli si uniscono ad altri atomi o molecole attraverso legami di coordinazione per formare molecole complesse.
Queste molecole sono note come composti di coordinazione e la scienza che le studia è chiamata chimica di coordinazione.
In questo caso, la sostanza attaccata al metallo, che sarebbe il donatore di elettroni, è nota come ligando e i composti di coordinazione sono comunemente noti come complessi.
I composti di coordinamento includono sostanze come vitamina B12, emoglobina e clorofilla, coloranti e pigmenti e catalizzatori utilizzati nella preparazione di sostanze organiche (Jack Halpern, 2014).
Un esempio di ione complesso sarebbe il complesso cobalto 2+ , che sarebbe dicloroamminenetilendiammina cobalto (IV).
La chimica di coordinamento è nata dal lavoro di Alfred Werner, un chimico svizzero che ha esaminato vari composti di cloruro di cobalto (III) e ammoniaca. Dopo l'aggiunta di acido cloridrico, Werner ha scoperto che l'ammoniaca non poteva essere completamente rimossa. Ha quindi proposto che l'ammoniaca fosse più strettamente legata allo ione cobalto centrale.
Tuttavia, quando è stato aggiunto nitrato d'argento acquoso, uno dei prodotti formati era cloruro d'argento solido. La quantità di cloruro d'argento formato era correlata al numero di molecole di ammoniaca legate al cloruro di cobalto (III).
Ad esempio, quando il nitrato d'argento è stato aggiunto a CoCl 3 · 6NH 3 , tutti e tre i cloruri sono stati convertiti in cloruro d'argento.
Tuttavia, quando il nitrato d'argento è stato aggiunto a CoCl 3 · 5NH 3 , solo 2 dei 3 cloruri hanno formato cloruro d'argento. Quando CoCl 3 .4NH 3 è stato trattato con nitrato d'argento, uno dei tre cloruri è precipitato come cloruro d'argento.
Le osservazioni risultanti hanno suggerito la formazione di composti complessi o di coordinazione. Nella sfera della coordinazione interna, indicata in alcuni testi anche come prima sfera, i ligandi sono attaccati direttamente al metallo centrale.
Nella sfera esterna di coordinazione, a volte chiamata seconda sfera, altri ioni sono attaccati allo ione complesso. Werner è stato insignito del Premio Nobel nel 1913 per la sua teoria del coordinamento (Introduzione alla chimica di coordinamento, 2017).
Questa teoria della coordinazione fa sì che i metalli di transizione abbiano due tipi di valenza: la prima valenza, determinata dal numero di ossidazione del metallo, e l'altra valenza chiamata numero di coordinazione.
Il numero di ossidazione indica quanti legami covalenti possono essere formati nel metallo (ad esempio il ferro (II) produce FeO) e il numero di coordinazione indica quanti legami di coordinazione possono essere formati nel complesso (ad esempio il ferro con numero di coordinazione 4 produce - e 2- ) (Coordination Compounds, 2017).
Nel caso del cobalto, ha un numero di coordinazione 6. Ecco perché negli esperimenti di Werner, quando si aggiungeva il nitrato d'argento, si otteneva sempre la quantità di cloruro d'argento che avrebbe lasciato un cobalto esacoordinato.
I legami di coordinazione di questo tipo di composto hanno la caratteristica di essere colorati.
Sono infatti responsabili della tipica colorazione associata a un metallo (ferro rosso, blu cobalto, ecc.) E sono importanti per i test spettrofotometrici di emissione atomica e assorbimento (Skodje, SF).
Riferimenti
- Atkins, PW (2017, 23 gennaio). Legame chimico. Recuperato da britannica.com.
- Clark, J. (2012, settembre). INCOLLAGGIO COORDINATO (COVALENTE DATIVO). Recupero da chemguide.co.uk.
- Coordinare il legame covalente. (SF). Recupero da chemistry.tutorvista.
- Composti di coordinamento. (2017, 20 aprile). Recupero da chem.libretexts.org.
- Introduzione alla chimica di coordinamento. (2017, 20 aprile). Recupero da chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (2014, 6 gennaio). Composto di coordinamento. Recuperato da britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Coordinare il legame covalente. Recuperato da easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Legame covalente coordinato: definizione ed esempi. Recupero da study.com.