Координационная геометрия - Coordination geometry

Период, термин координационная геометрия используется в ряде смежных областей химии и химии / физики твердого тела.

Молекулы

Основная статья: Молекулярная геометрия

Координационная геометрия атома - это геометрический узор, образованный атомами вокруг центрального атома.

Неорганические координационные комплексы

В области неорганических координационных комплексов это геометрический узор, образованный атомами в лиганды которые связанный к центральному атому в молекула или координационный комплекс. Геометрическое расположение будет варьироваться в зависимости от количества и типа лигандов, связанных с металлическим центром, и от предпочтительной координации центрального атома, обычно металла в координационный комплекс. Число связанных атомов (т. Е. Число σ-связи между центральным атомом и лигандами) называется координационный номер Геометрический узор можно описать как многогранник где вершины многогранника - центры координирующих атомов лигандов.[1]

Предпочтение координации металла часто зависит от его степени окисления. Количество координационных связей (координационный номер ) может варьироваться от двух до 20 в Th (η5-C5ЧАС5)4.[2]

Одна из наиболее распространенных координационных геометрий - восьмигранный, где шесть лигандов координированы с металлом в симметричном распределении, что приводит к образованию октаэдр если провести линии между лигандами. Другие общие координационные геометрии: четырехгранный и квадратный плоский.

Теория кристаллического поля может быть использован для объяснения относительной стабильности соединений переходных металлов с различной координационной геометрией, а также наличия или отсутствия парамагнетизм, в то время как VSEPR может использоваться для комплексов элемент основной группы предсказывать геометрию.

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 соседних ионов натрия в октаэдрической геометрии. В металлы с объемно-центрированной кубической (ОЦК) структурой каждый атом имеет восемь ближайших соседей в кубической геометрии. В металлы с гранецентрированной кубической (ГЦК) структурой каждый атом имеет двенадцать ближайших соседей в кубооктаэдр геометрия.

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 номерГеометрияПримеры дискретных (конечных) комплексныхПримеры в кристаллах (бесконечные твердые тела)
2линейныйLinear-3D-balls.pngAg (CN)2− в KAg (CN)2 [3]Ag в цианид серебра,
Au в AuI [2]
3тригонально плоскийТригональные-3D-шары.pngHgI3−[2]О в TiO2 структура рутила[3]
4четырехгранныйТетраэдр-3D-шары.pngCoCl42−[2]Zn и S в сульфид цинка, Si в диоксид кремния[3]
4квадратный плоскийSquare-planar-3D-balls.pngAgF4−[2]CuO[3]
5тригонально-бипирамидныйТригональные-бипирамидальные-3D-шары.pngSnCl5−[3]
5квадратно-пирамидальныйКвадрат-пирамидальный-3D-шары.pngInCl52− в (NEt4)2InCl5[2]
6восьмигранныйОктаэдр-3D-шары.pngFe (H2O)62+[2]Na и Cl в NaCl[3]
6тригонально-призматическийПризматический TrigonalP.pngW (CH3)6[4]Как в NiAs, Пн в MoS2[3]
7пятиугольный бипирамидальныйПентагональные-бипирамидальные-3D-шары.pngZrF73− в (NH4)3ZrF7[3]Боль PaCl5
7закрытый восьмигранныйОктаэдр с гранью.pngМинфин7−[5]Ла в А-ля2О3
7закрытый тригонально-призматическийMonocappTrigPrism.CapRightps.pngTaF72− чернила2TaF7[3]
8квадратный антипризматическийКвадратные-антипризматические-3D-шары.pngTaF83− в Na3TaF8[3]
Zr (H2O)84+ аквакомплекс[6]		Иодид тория (IV)[3]
8додекаэдр
(примечание: хотя это обычно термин
используется правильный термин "бисдисфеноид"[3]
или же "курносый дисфеноид "поскольку этот многогранник дельтаэдр )		Snub disphenoid.pngПн (CN)84− чернила4[Пн (CN)8] .2H2О[3]Zr в K2ZrF6[3]
8двуглавый тригонально-призматическийКвадратная двуугольная треугольная призма.pngZrF84−[7]PuBr3[3]
8кубическийХлорид цезия, фторид кальция
8гексагональный бипирамидальныйГексагонал бипирамид.pngN в Ли3N[3]
8восьмигранный, транс-двуглавыйNi в арсенид никеля, NiAs; 6 Как соседи + 2 никелевых покрытия[8]
8треугольная призматическая, треугольная грань двояковыпуклаяCa в CaFe2О4[3]
9трехшарошечная тригональная призматическаяAX9E0-3D-balls.png[ReH9]2− в нонагидридорфенат калия[2]
Чт (H2O)94+ аквакомплекс[6]		SrCl2.6H2O, Th в RbTh3F13[3]
9закрытый квадратный антипризматическийКвадратная крышка Antiprism.png[Чт (трополонат)4(ЧАС2O)][2]La in LaTe2[3]
10двуглавый квадратный антипризматическийЧт (С2О4)42− [2]
11Чт в [ЧтIV(НЕТ3)4(ЧАС2O)3] (НЕТ3− двузубый) [2]
12икосаэдрИкосаэдр.pngЧт в Чт (НЕТ3)62− ион в Mg [Th (NO3)6] .8H2О [3]
12кубооктаэдрCuboctahedron.pngZrIV(η3- (BH4)4)атомы в металлы с ГЦК например Ca[3]
12антикубоктаэдр (треугольная ортобикупола )Triangular orthobicupola.pngатомы в ГПУ металлы например Sc [3]
12двуглавый шестиугольный антипризматическийU (BH4)4[2]

Наименование неорганических соединений

ИЮПАК представил многогранный символ как часть их Номенклатура неорганической химии IUPAC, рекомендации 2005 г. для описания геометрии атома в соединении.[9]
IUCr предложил символ, который в химической формуле отображается как верхний индекс в квадратных скобках. Например, CaF2 будет Ca[8cb]F2[4т], где [8cb] означает кубическую координацию, а [4t] означает тетраэдрическую. Эквивалентные символы в ИЮПАК: CU−8 и Т−4 соответственно.[1]
Символ IUPAC применим к комплексам и молекулам, тогда как предложение IUCr относится к кристаллическим твердым веществам.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Х. 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. А. 46: 1–11. Дои:10.1107 / S0108767389008834. Архивировано из оригинал на 2012-06-13. Получено 2008-09-12.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание Oxford Science Publications ISBN  0-19-855370-6
  4. ^ Housecroft, C.E .; Шарп, А. Г. (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. п. 725. ISBN  978-0-13-039913-7.
  5. ^ Каупп, Мартин (2001). ""Не-VSEPR "Структуры и соединения в системах d (0)". Angew Chem Int Ed Engl. 40 (1): 3534–3565. Дои:10.1002 / 1521-3773 (20011001) 40:19 <3534 :: AID-ANIE3534> 3.0.CO; 2- #.
  6. ^ а б Перссон, Ингмар (2010). «Гидратированные ионы металлов в водном растворе: насколько регулярны их структуры?». Чистая и прикладная химия. 82 (10): 1901–1917. Дои:10.1351 / PAC-CON-09-10-22. ISSN  0033-4545.
  7. ^ Джереми К. Бёрдетт; Роальд Хоффманн; Роберт С. Фэй (1978). «Восьмерка-координация». Неорганическая химия. 17 (9): 2553–2568. Дои:10.1021 / ic50187a041.
  8. ^ Дэвид Г. Петтифор, Связь и структура молекул и твердых тел, 1995, Oxford University Press,ISBN  0-19-851786-6
  9. ^ НОМЕНКЛАТУРА НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Рекомендации IUPAC 2005 ed. Н. Г. Коннелли и др. RSC Publishing http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/