Kompleksühend

Kompleksühend on keemiline ühend, kus keskne aatom või ioon (tsentraalaatom või -ioon, enamasti metall) on seotud ligandidega koordinatiivsete ehk doonor-aktseptorsidemete kaudu. Iga ligand on seostunud tsentraalaatomiga vähemalt ühe kovalentse sideme kaudu. Üks aatom annab sideme moodustamiseks vaba elektronpaari, teine aatom tühja orbitaali. Esimesena kirjeldas kompleksühendite struktuuri Alfred Werner. Kompleksühend koosneb kompleksimoodustajast (tsentraalaatom, tsentraalioon), milleks on enamasti metalliaatomid või -ioonid, ning ligandidest (neutraalsed molekulid või negatiivselt laetud ioonid). Veel saab jagada kompleksühendi sisesfääriks ja välissfääriks. Sisesfääri moodustab kompleksimoodustaja koos tema külge seondunud ligandidega, välissfäär moodustub siis, kui sisesfäär on laetud (positiivselt või negatiivselt), et saavutada elektroneutraalne ühend. Tsentraalaatomiga seostunud ligandide arvu väljendab koordinatsiooniarv. Enamasti on koordinatsiooniarv paarisarv (2, 4, 6). Nimetuse andmist alustatakse katiooni(de)st, seejärel nimetatakse anioon(id). Kui tsentraalaatomiga on seostunud erinevad ligandid, siis loetletakse need üles tähestikulises järjekorras (eesliiteid arvestamata). Ühesuguste ligandide arv tähistatakse vastava eesliitega (di, tri jne). Kui tsentraalaatom võib olla ühendites erineva oksüdatsiooniastmega, siis märgitakse vastav oksüdatsiooniaste elemendi nimetuse järel sulgudes. Kui kompleksi sisesfäär on negatiivselt laetud, siis kasutatakse nimetamisel tsentraalaatomi ladinakeelset nimetust järelliitega -aat. Anioonsete ligandide korral asendub varasem järelliide uue järelliitega -o. Neutraalseid ligande nimetatakse nagu vastavaid molekule, kuid eranditega: vesi (H2O) on akva, ammoniaak (NH3) ammiin, süsinikmonooksiid (CO) karbonüül ja lämmastikoksiid (NO) nitrosüül. Kompleksühendeid saab liigitada omaduste järgi: 1) Sisesfääri laengu järgi: Katioonsed kompleksid – sisesfäär on positiivselt laetud, välissfääri moodustavad anioonid Anioonsed kompleksid – sisesfäär on negatiivselt laetud, välissfääri moodustavad katioonid Neutraalsed kompleksid – sisesfäär on neutraalne, välissfäär puudub, tsentraalaatomil laeng võib, aga ei pea olema Bikompleksid – nii katioonid kui ka anioonid on kompleksioonid 2) Ligandide tüübi järgi: Akvakompleksid Ammiinkompleksid Tsüanokompleksid Hüdroksokompleksid 3) Välissfääri koostise järgi: Komplekshapped (reeglina tugevad happed) Kompleksalused (reeglina tugevad alused) Komplekssoolad 4) Struktuuri järgi: Koordinatsiooniarvu ja kompleksi kuju järgi Tuumade arvu järgi (ühe- ja mitmetuumalised kompleksid) Ligandi poolt täidetud koordinatsioonikohtade arvu järgi (ühe- ja mitmehambalised ligandid). Koordinatsiooniarv 2 Esineb enamasti I B või II B rühma metallidel oksüdatsiooniastmes I (Ag+, Cu+, Au+, Hg22+), kuid erandina võib see esineda ka mõnedes teiste katioonide kompleksides. Ligandid paiknevad lineaarselt, teine teisel pool tuuma. Koordinatsiooniarv 4 Esineb nii väiksemate (näiteks Zn2+, Be2+) kui ka teiste katioonide (nt Pt2+, Pd2+) korral (eelkõige suhteliselt suuremate ligandide puhul). Enamasti paiknevad ligandid tetraeedriliselt ümber tuuma, kuid võimalik on ka ruuttasapinnaline paigutus. Ligandide paigutus tetraeedrilises kompleksühendis Ligandide paigutus ruutplanaarses kompleksühendis Koordinatsiooniarv 6 Põhiline koordinatsiooniarv enamiku tuntumate d-metallide ja p-metallide katioonide (nt Cr3+, Fe2+, Fe3+, Ni2+, Al3+) korral. Ligandid paiknevad enamasti oktaeedriliselt ümber tuuma, kuid võimalik on ka kolmnurkse prisma paigutus. Teised koordinatsiooniarvud Võimalikud on ka teised koordinatsiooniarvud, f-elementidel kuni 12. Neist olulisemad on koordinatsiooniarv 5 (nt Ni(CO)5), mille korral on ligandide ruumiline paiknemine kas kolmnurkne bipüramidaalne või ruutpüramidaalne. Kompleksühendites esineva isomeeria saab jagada kaheks: 1) isomeeria, mis ei seostu ainult kompleksühenditega: Geomeetriline isomeeria Põhineb ligandide erineval paigutusel kompleksühendis, cis-isomeeri korral paiknevad sama tüüpi ligandid kõrvuti, trans-isomeeri korral paiknevad need üksteise suhtes vastasasendis. Diklorotetraammiinkoobalt(III) cis-isomeer Diklorotetraammiinkoobalt(III) trans-isomeer Optiline isomeeria Esineb keerulisemate komplekside korral, kus ligandide vahekaugused on võrdsed, kuid isomeerid üksteise peegelpildid. 2) isomeeria, mis on omane ainult kompleksühenditele (struktuuriisomeeria): Ionisatsiooniisomeeria Anioonsed ligandid jaotuvad sise- ja välissfääri vahel erinevalt, näiteks [Co(NH3)4Cl2]Br ja [Co(NH3)4ClBr]Cl. Hüdraatisomeerid Ionisatsiooniisomeeria erijuht, kus vee molekulid jagunevad erinevalt sise- ja välissfääri vahel. See avaldub kristallveega komplekside korral, kusjuures kompleksühendite värvus võib sellest tingitult olla erinev: [Cr(H2O)6]Cl3 on violetne, [Cr(H2O)5Cl]Cl2⋅H2O on heleroheline ja [Cr(H2O)4Cl2]Cl⋅2H2O on tumeroheline. Seoseisomeerid Esineb ligandide korral, kus ligand võib seostuda tsentraalaatomiga erinevate aatomite juurest, näiteks [CoCl(NO2)(NH3)4]+ ja [CoCl(ONO)(NH3)4]+ (esimesel juhul seostunud lämmastikuaatom, teisel aga hapnikuaatom). Koordinatsiooniisomeerid Niisuguse isomeeria korral tsentraalaatomite koordinatsiooniarvud jäävad samaks, kuid vahetuvad ligandid, näiteks [Cr(NH3)6][Fe(CN)6] ja [Fe(NH3)6][Cr(CN)6]. Kaksiksoolad Kelaadid Kelaatumine Supramolekulaarkompleks Trans-efekt Tamm, L., Tamm, T. (2005). Kompleksühendid. Tartu: Tartu Ülikool.{{raamatuviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)