Koordinationszahl-Rechner

Bestimmen Sie Koordinationszahlen und sagen Sie Molekülgeometrien von Metallkomplexen vorher

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Verwenden Sie eckige Klammern für den Komplex, geben Sie die Ladung an, falls vorhanden

Schnellbeispiele

Koordinationszahl verstehen

Die Koordinationszahl (KZ) ist die Anzahl der Ligand-Donoratome, die direkt an das zentrale Metallion in einem Koordinationskomplex gebunden sind. Dieses grundlegende Konzept der Koordinationschemie bestimmt die Geometrie, Eigenschaften und Reaktivität des Komplexes. Die Koordinationszahl hängt von der Größe des Metallions, seiner Ladung und der Art der Liganden ab.

Schlüsselkonzepte

Koordinationszahl: Die Gesamtzahl der Donoratome, die an das Zentralmetall gebunden sind
Ligand: Ein Molekül oder Ion, das Elektronenpaare an das Metall abgibt
Zähnigkeit: Die Anzahl der Donoratome in einem einzelnen Liganden (ein-, zwei-, dreizähnig usw.)
Chelat: Ein Komplex mit mehrzähnigen Liganden, die Ringstrukturen bilden
Koordinationssphäre: Das Zentralmetall und seine direkt gebundenen Liganden

Häufige Koordinationszahlen und Geometrien

Koordinationszahl 2

Linear

Geometrie: Linear (180° Bindungswinkel)

Beispiele: [Ag(NH₃)₂]⁺, [CuCl₂]⁻, [Au(CN)₂]⁻

Koordinationszahl 4

Tetraedrisch oder Quadratisch-planar

Tetraedrisch: [CoCl₄]²⁻, [Zn(NH₃)₄]²⁺, [FeCl₄]⁻

Quadratisch-planar: [PtCl₄]²⁻, [Ni(CN)₄]²⁻, [AuCl₄]⁻

Hinweis: d⁸-Metalle (Pt²⁺, Pd²⁺, Au³⁺, Ni²⁺) nehmen häufig die quadratisch-planare Geometrie an

Koordinationszahl 6

Oktaedrisch

Geometrie: Oktaedrisch (häufigste für KZ 6)

Beispiele: [Fe(CN)₆]³⁻, [Co(NH₃)₆]³⁺, [Cr(H₂O)₆]³⁺, [Ni(H₂O)₆]²⁺

Weitere Koordinationszahlen

Verschiedene Geometrien

• KZ 3: Trigonal-planar (selten) - [HgI₃]⁻
• KZ 5: Trigonal-bipyramidal oder Quadratisch-pyramidal - [Fe(CO)₅]
• KZ 7: Pentagonal-bipyramidal - [UO₂F₅]³⁻
• KZ 8: Kubisch oder Quadratisch-antiprismatisch - [Mo(CN)₈]⁴⁻
• KZ 12: Kuboktaedrisch - Einige Lanthanoide

Häufige Liganden und Zähnigkeit

Einzähnige Liganden

Ein Donoratom pro Ligand

• H₂O (Aqua)
• NH₃ (Ammin)
• Cl⁻ (Chloro)
• CN⁻ (Cyano)
• CO (Carbonyl)
• OH⁻ (Hydroxo)

Zweizähnige Liganden

Zwei Donoratome pro Ligand

• en (Ethylendiamin)
• ox²⁻ (Oxalat)
• acac⁻ (Acetylacetonat)
• bipy (Bipyridin)
• phen (Phenanthrolin)

Mehrzähnige Liganden

Drei oder mehr Donoratome

• dien (dreizähnig)
• trien (vierzähnig)
• EDTA⁴⁻ (sechszähnig)
• Porphyrin (vierzähnig)

Ambidentate Liganden

Können über verschiedene Atome binden

• NO₂⁻ (kann über N oder O binden)
• SCN⁻ (kann über S oder N binden)
• CN⁻ (kann über C oder N binden)

Faktoren, die die Koordinationszahl beeinflussen

1. Größe des Zentralmetallions

Größere Metallionen können mehr Liganden aufnehmen. Beispiel: KZ 6 ist häufiger bei größeren 3d-Metallen, während kleinere Metalle KZ 4 bevorzugen können.

2. Ladung des Metallions

Höhere Ladung erhöht die elektrostatische Anziehung und führt oft zu höheren Koordinationszahlen. Fe³⁺ hat typischerweise KZ 6, während Fe²⁺ KZ 4 oder 6 haben kann.

3. Größe der Liganden

Sperrige Liganden führen aufgrund sterischer Hinderung zu niedrigeren Koordinationszahlen. Kleine Liganden wie CN⁻ ermöglichen höhere Koordinationszahlen.

4. Elektronenkonfiguration

d⁸-Metalle (Pt²⁺, Pd²⁺, Ni²⁺) bevorzugen stark die quadratisch-planare Geometrie mit KZ 4 aufgrund der Kristallfeldstabilisierungsenergie.

5. Zähnigkeit der Liganden

Mehrzähnige Liganden (Chelatbildner) können höhere Koordinationszahlen mit weniger Ligandmolekülen erreichen. EDTA allein kann KZ 6 liefern.

Anwendungen der Koordinationschemie

1. Biologische Systeme

Hämoglobin enthält Fe²⁺ mit KZ 6 (oktaedrisch), Chlorophyll hat Mg²⁺ mit KZ 4 (quadratisch-planar) und Vitamin B₁₂ enthält Co³⁺ mit KZ 6.

2. Katalyse

Koordinationskomplexe werden häufig als Katalysatoren eingesetzt. Wilkinsons Katalysator [RhCl(PPh₃)₃] hat KZ 4 und katalysiert Hydrierungsreaktionen.

3. Medizin

Cisplatin [PtCl₂(NH₃)₂] mit KZ 4 (quadratisch-planar) ist ein Chemotherapeutikum. EDTA wird für die Chelat-Therapie bei Schwermetallvergiftungen eingesetzt.

4. Materialwissenschaft

Koordinationspolymere und metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) nutzen unterschiedliche Koordinationszahlen, um poröse Materialien für Gasspeicherung und Katalyse zu erzeugen.

5. Analytische Chemie

Koordinationskomplexe werden als Indikatoren (EDTA-Titrationen), in der kolorimetrischen Analyse und zur selektiven Metallionenerkennung eingesetzt.

Quellen

Die Prinzipien und Geometrien der Koordinationschemie basieren auf grundlegender anorganischer Chemie aus renommierten Quellen:

Hinweis: Dieser Rechner bestimmt Koordinationszahlen basierend auf Standard-Ligandenzähnigkeiten. Bei komplexen Fällen mit verbrückenden Liganden, ungewöhnlichen Bindungsmodi oder metallorganischen Verbindungen konsultieren Sie bitte Fachliteratur der Koordinationschemie. Geometrievorhersagen basieren auf häufigen Mustern, können aber je nach spezifischer Elektronenkonfiguration und sterischen Effekten variieren.

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