Koordinacijska geometrija

{glavni|Kompleksna spojina}} Izraz koordinacijska geometrija se uporablja na številnih sorodnih področjih kemije in kemije/fizike trdne snovi.

Molekule

Glavni članek: Molekularna geometrija.

Koordinacijska geometrija molekul je geometrijska oblika, ki jo tvorijo atomi, vezani okrog centralnega atoma.

Anorganski koordinacijski kompleksi

V anorganskih koordinacijskih kompeksih tvorijo geometrijske vzorce atomi ligandov, ki so vezani na centralni atom molekule. Geometrijska razporeditev atomov je odvisna od števila in vrste ligandov in koordinacijskih prioritet centralnega atoma, ki je običajno kovina. Število vezanih atomov, se pravi število σ-vezi med centralnim atomom in ligandi, je koordinacijsko število. Geometrijski vzorec se lahko prikaže kot polieder, katerega oglišča so središča koordiniranih atomov v ligandih.^[1]

Koordinacijska prioriteta centralnega atoma se pogosto spreminja z njegovim oksidacijskim stanjem. Število koordiniranih vezi (koordinacijsko število) lahko variira od 2 do 20 v Th(η⁵-C₅H₅)₄.^[2]

Ena od najbolj pogostih koordinacijskih geometrij je oktaeder, v katerem je šest ligandov koordiniranih na kovino v simetrični porazdelitvi. Če se središča ligandov povežejo s črtami, dobi molekula obliko oktaedra. Drugi pogosti koordinacijski geometriji sta tetraedska in kvadratno planarna.

Za razlago relativnih stabilnosti spojin prehodnih kovin z različnimi koordinacijskimi geometrijami, pa za tudi prisotnost ali odsotnost paramagnetizma, se lahko uporabi teorijo kristalnega polja.

Za napovedovanje geometrije kompleksov elementov iz glavnih skupin periodnega sistema se lahko uporabi tudi teorijo o odboju valenčnih elektronskih parov.

Kristalografija

Koordinacijska geometrija atomov v kristalni strukturi je geometrijski vzorec koordiniranih atomov, pri čemer je definicija koordiniranih atomov odvisna od uporabljenega modela.^[1] V kuhinjski soli, na primer, je vsak natrijev atom obdan s po šestimi atomi klora v obliki oktaedra. V kovinskih kristalih s telesno centrirano kocko je vsak atom obdan z osmimi najbližjimi sosedi v obliki kocke. V kovinskih kristalih s ploskovno centrirano kocko je vsak atom obdan z dvanajstimi najbližjimi sosedi v kubično tetraedrski obliki.

Pregled geometrijskih oblik

V preglednici so prikazane geometrijske oblike in primeri kompleksov, v katerih se te oblike pojavljajo. V nediskretnih kompleksih so spojine in koordinacijske sfere prikazane v diskretnih enotah.

Koordinacijsko število	Oblika		Primeri diskretnih (končnih) kompleksov	Primeri v kristalih
2	linearna		Ag(CN)2− v KAg(CN)2[3]	Ag v srebrovem cianidu, Au v AuI[2]
3	trigonalno planarna		Cu(CN)32− v Na2Cu(CN)3.3H2O[2]	O v TiO2 (rutil)[3]
4	tetragonalna		CoCl42−[2]	Zn in S v cinkovem sulfidu, Si v silicijevem dioksidu[3]
4	kvadratno planarna		AgF4−[2]	bakrov(II) oksid (CuO)[3]
5	trigonalno bipiramidalna		SnCl5−[3]
5	kvadratno piramidalna		InCl52− v (NEt4)2InCl5[2]
6	oktagonalna		Fe(H2O)62+[2]	Na in Cl v NaCl[3]
6	trigonalno prizmatična		Mo(SCHCHS)3[3]	As v nikljevem arzenidu (NiAs), Mo v molibdenovem disulfidu (MoS2)[3]
7	pentagonalno bipiramidalna		ZrF73− v (NH4)3ZrF7[3]	Pa v protaktinijevem(V) kloridu (PaCl5)
7	face capped octahedral		[HoIII(PhCOCHCOPh)3(H2O)][4]	La v lantanovem(III) oksidu (A-La2O3)
7	trigonalno prizmatična, square face monocapped		TaF72− v K2TaF7[3]
8	kubična			cezijev klorid (CsCl), kalcijev klorid (CaCl2)
8	kvadratno antiprizmatična		TaF83− in Na3TaF8[3]	torijev(IV) jodid (ThI4)[3]
8	dodekaedrska (pravilen naziv je bisdifenoidna, ker gre za deltaeder)		Mo(CN)84− v K4[Mo(CN)8].2H2O[3]	Zr in K2ZrF6[3]
8	heksagonalno bipiramidalna			N v litijevem nitridu (Li3N)[3]
8	oktagonalna, trans-dvokapna			Ni v nikljevem arzenidu (NiAs); 6 As sosedov + 2 Ni na vrhu[5]
8	trigonalno prizmatična, triangular face bicapped			Ca in CaFe2O4[3]
8	trigonalno prizmatična, square face bicapped			PuBr3[3]
9	trigonalno prizmatična, square face tricapped		[ReH9]2− v kalijevem nonahidrorenatu[2]	SrCl2.6H2O , Th v RbTh3F13[3]
9	enokapno kvadratno antiprizmatična		[Th(tropolonate)4(H2O)][2]	La in LaTe2[3]
10	dvokapno kvadratno antiprizmatična		Th(C2O4)42− [2]
11			Th v [ThIV(NO3)4(H2O)3] (NO3− je bidentat) [2]
12	ikozaedrska		Th v Th(NO3)62− ion v Mg[Th(NO3)6].8H2O [3]
12	kuboktagonalna		ZrIV(η3−(BH4)4)	atomi v kovinah s ploskovno centrirano kocko, na primer Ca[3]
12	antikoboktaedrska, triangular orthobicupola			atomi v kompaktnih heksagonalnih skladih kovin, na primer Sc [3]
14	dvokapno heksagonalno antiprizmatična		U(BH4)4[2]

Poimenovanje anorganskih spojin

IUPAC je v svojem priporočilu za nomenklaturo anorganskih spojin leta 2005 uvedel poliedrski simbol,^[6] ki opisuje geometrijo okrog centralnega atoma v spojini.

IUCr je predlagal simbol, ki je v kemijski formuli zapisan kot eksponent v oglatih oklepajih. Primer: CaF₂ se zapiše kot Ca^[8cb]F^2[4t]. Zapis [8cb] pomeni kubično koordinacijo, [4t] pa tetraeder. Enakovredna zapisa IUPAC sta CU-8 in T-4.^[6] IUPACovi simboli so primerni za kompleksne spojine in molekule, IUCrjevi pa za kristalinične trdne snovi.

Sklici

1. J. Lima DeFaria, E. Hellner, F. Liebau, E. Makovicky, E. Parthé (1989): Report of the International Union of Crystallography Commission on Crystallographic Nomenclature Subcommittee on the Nomenclature of Inorganic Structure Types Arhivirano 2012-06-13 na Wayback Machine.
2. N.N. Greenwood; A. Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements (2 izd.). Oxford [etc.] : Butterworth Heinemann. COBISS 18882053. ISBN 0-7506-3365-4.
3. A.F. Wells (1984). Structural Inorganic Chemistry (5 izd.). Oxford: Clarendon Press. COBISS 621359. ISBN 0-19-855370-6.
4. Crystal and molecular structure of the heptacoordinate complex tris(diphenylpropanedionato)aquoholmium, Ho(PhCOCHCOPh)₃.H₂O, Zalkin A., Templeton D.H., Karraker D.G, Inorganic chemistry, 1969, 8, 12,2680-2684.
5. David G. Pettifor, Bonding and Structure of Molecules and Solids, 1995, Oxford University Press,ISBN 0198517866
6. Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommentations 2005, ed. N. G. Connelly et al. RSC Publishing http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/