Geometri koordinasi

Geometri koordinasi adalah cara untuk menunjukkan bagaimana atom ditempatkan dalam suatu molekul. Molekul dapat diatur dengan cara berbeda. Konsep ini digunakan untuk menjelaskan stoikiometri dan isomerisme pada senyawa koordinasi. Istilah geometri koordinasi digunakan dalam sejumlah bidang yang terkait dengan kimia dan fisika/kimia fasa padat.

Molekul

Geometri koordinasi dari sebuah molekul adalah pola geometri yang dibentuk oleh atom di sekitar atom pusat pada sebuah molekul secara tiga dimensi. Geometri molekul menentukan beberapa sifat zat termasuk reaktivitas, polaritas, wujud zat, warna, magnetisme dan aktivitas biologisnya.

Kompleks koordinasi anorganik

Dalam bidang kompleks koordinasi anorganik, adalah pola geometris yang dibentuk oleh atom-atom dalam ligan yang terikat ke atom pusat dalam molekul atau kompleks koordinasi kompleks. Susunan geometris akan bervariasi sesuai dengan jumlah dan jenis ligan yang terikat pada pusat logam, dan preferensi koordinasi atom pusat, biasanya logam dalam kompleks koordinasi. Jumlah atom terikat, (yaitu jumlah ikatan-σ antara atom pusat dan ligan) disebut bilangan koordinasi.
Pola geometris dapat digambarkan sebagai polihedron di mana simpul dari polihedron adalah pusat atom yang berkoordinasi dalam ligan.
Preferensi koordinasi logam sering bervariasi dengan keadaan oksidasinya. Jumlah ikatan koordinasi (bilangan koordinasi) dapat bervariasi dari dua hingga sebesar 20 seperti dalam Th(η⁵-C₅H₅)₄.
Salah satu geometri koordinasi yang paling umum adalah oktahedral, di mana enam ligan dikoordinasikan dengan logam dalam distribusi simetris, mengarah pada pembentukan oktahedron apabila garis ditarik antara ligan-ligan tersebut. Geometri koordinasi umum lainnya adalah tetrahedral dan segiempat planar.
Teori medan kristal dapat digunakan untuk menjelaskan stabilitas relatif senyawa logam transisi dari geometri koordinasi yang berbeda, serta ada atau tidak adanya paramagnetisme, sedangkan teori VSEPR dapat digunakan untuk kompleks unsur golongan utama untuk memprediksi geometrinya.

Struktur kristal

Dalam sebuah struktur kristal, geometri koordinasi atom adalah pola geometri dari atom yang terkoordinasi di mana definisi dari koordinasi atom bergantung pada model ikatan yang digunakan. Sebagai contoh, dalam struktur ionik garam batu setiap atom natrium memiliki enam ion klorida tetangga yang berdekatan dalam geometri oktahedral dan masing-masing klorida memiliki enam dekat ion natrium tetangga dalam geometri oktahedral. Dalam logam dengan struktur kubik berpusat badan (bcc), setiap atom memiliki delapan tetangga terdekat dalam geometri kubik. Dalam logam dengan struktur kubik berpusat muka (fcc), setiap atom memiliki dua belas tetangga terdekat dalam geometri kuboktahedral.

Sejarah

Pada tahun 1893, Alfred Werner pertama kali mengusulkan struktur yang benar untuk senyawa koordinasi yang mengandung ion kompleks, di mana atom logam transisi pusat dikelilingi oleh ligan netral atau anionik.
Misalnya, diketahui bahwa kobalt membentuk "kompleks" heksaminkobalt (III) klorida, dengan rumus CoCl₃•6NH₃, tetapi sifat dari asosiasi yang ditunjukkan oleh titik tersebut menjadi misteri. Werner mengusulkan struktur [Co(NH₃)₆]Cl₃, dengan ion Co³⁺ dikelilingi oleh enam NH₃ pada simpul dari segi delapan. Tiga Cl⁻ dipisahkan sebagai ion bebas, yang dikonfirmasikan oleh Werner dengan mengukur konduktivitas dari senyawa tersebut dalam larutan berair, dan juga oleh analisis anion klorida menggunakan pengendapan dengan perak nitrat. Kemudian, analisis suseptibilitas magnetik juga digunakan untuk mengkonfirmasi proposal Werner untuk sifat kimia CoCl₃•6NH₃.
Untuk kompleks dengan lebih dari satu jenis ligan, Werner berhasil menjelaskan jumlah isomer yang diamati. Misalnya, ia menjelaskan keberadaan dua isomer tetramin, "Co(NH₃)₄Cl₃", satu hijau dan satu ungu. Werner mengusulkan bahwa senyawa ini adalah dua isomer geometris dengan rumus [Co(NH₃)₄Cl₂]Cl, dengan satu ion Cl⁻ terdisosiasi seperti yang dikonfirmasi oleh pengukuran konduktivitas. Atom Co dikelilingi oleh empat NH₃ dan dua ligan Cl pada simpul oktahedron. Isomer hijau adalah "trans" dengan dua ligan Cl pada simpul yang berlawanan, dan ungu adalah "cis" dengan dua Cl pada simpul yang berdekatan.
Werner juga menyiapkan kompleks dengan isomer optis, dan pada tahun 1914 ia melaporkan senyawa kiral sintetik pertama yang kekurangan karbon, yang dikenal sebagai heksol dengan rumus [Co(Co(NH₃)₄(OH)₂)₃]Br₆.

Penamaan senyawa anorganik

IUPAC telah memperkenalkan simbol polihedral sebagai bagian dari rekomendasi tata nama kimia anorganik IUPAC 2005 untuk menggambarkan geometri di sekitar atom dalam suatu senyawa.
Sementara itu, International Union of Crystallography (IUCr) telah mengusulkan simbol yang ditampilkan sebagai superskrip dalam tanda kurung siku pada rumus kimia. Sebagai contoh, CaF₂ dituliskan sebagai CaF₂, di mana [8cb] berarti koordinasi kubik dan [4t] berarti tetrahedral. Simbol yang setara pada tata nama IUPAC adalah CU−8 dan T−4 berturut-turut.
Simbol IUPAC berlaku untuk kompleks dan molekul sedangkan proposal IUCr berlaku untuk padatan kristalin.