Koordinasyon Bileşikleri — Adlandırma ve İzomerlik

Koordinasyon bileşikleri, merkezde bir metal atomu ya da metal iyonunun çevresindeki ligandlara bağlandığı metal kompleksleridir. Birini adlandırmak için önce köşeli parantez içindeki koordinasyon küresini dışarıdaki karşı iyonlardan ayırın; sonra ligandları, ardından metali ve yükseltgenme basamağını adlandırın. İzomerliği belirlemek için, aynı toplam formülün diziliş veya bağlanma bakımından farklı olup olamayacağını sorun.

Öğrencilerin koordinasyon bileşiklerinde adlandırma ve izomerlik diye aradığında genelde kastettiği iki soru bunlardır. Doğru ad nedir ve aynı formül birden fazla bileşiği temsil edebilir mi?

Bir koordinasyon bileşiği nasıl görünür

$[Co(NH_3)_6]Cl_3$ gibi bir formülde, köşeli parantez içindeki kısım koordinasyon küresidir. Burada altı amonyak ligandı doğrudan kobalta bağlanmıştır. Parantez dışındaki üç klorür iyonu ise bu yazılı formülde ligand değil, karşı iyondur.

Bu ayrım adlandırmada önemlidir. Koordinasyon küresi içindeki ligandlar, kompleks iyonun bir parçası olarak adlandırılır. Parantez dışındaki iyonlar ise diğer iyonik bileşiklerde olduğu gibi ayrı adlandırılır.

Bir koordinasyon bileşiği adım adım nasıl adlandırılır

Güvenilir bir adlandırma yöntemi şudur:

• ligandları metalden önce adlandırın
• gerektiğinde özel ligand adlarını kullanın; örneğin $NH_3$ için ammin ve $H_2O$ için aqua
• modern IUPAC adlandırmasında yaygın anyonik ligandlar için chlorido, cyanido veya hydroxido gibi adları kullanın
• her ligandın kaç tane bulunduğunu göstermek için di-, tri- ve tetra- gibi önekleri kullanın
• ligandları öneke göre değil, ligand adına göre alfabetik sıralayın
• metalin yükseltgenme basamağını Romen rakamlarıyla yazın

Kompleks iyon anyonikse, metal adı genellikle $-ate$ biçimine dönüşür. Bu biçimler her zaman doğrudan tahmin edilemediği için, tahmin etmek yerine standart adı kontrol etmek daha iyidir.

Tam koordinasyon bileşiklerinde önce katyon, sonra anyon adlandırılır. Kompleksin kendisi katyonsa, karşı anyon onun ardından adlandırılır. Kompleksin kendisi anyonsa, pozitif iyon önce yazılır.

Çözümlü örnek: $[Pt(NH_3)_2Cl_2]$

Bu nötr kompleks iyi bir örnektir çünkü hem adlandırmayı hem de geometrik izomerliği gösterir.

Önce platinin yükseltgenme basamağıyla başlayın. Amonyak nötr bir liganddır; koordine olmuş her klorür ise $-1$ katkı yapar.

$$x + 2(0) + 2(-1) = 0$$

Buradan

$$x = +2$$

Şimdi ligandları adlandırın. İki ammin ligandı ve iki chlorido ligandı vardır. Alfabetik olarak ammin, chlorido'dan önce gelir; bu yüzden temel ad diamminedichloridoplatinum(II) olur.

Ama bu formül kare düzlemsel yapıda iki farklı şekilde dizilebilir:

• cis: iki chlorido ligandı yan yanadır
• trans: iki chlorido ligandı karşı karşıyadır

Dolayısıyla iki izomer cis-diamminedichloridoplatinum(II) ve trans-diamminedichloridoplatinum(II) olur.

Aynı formüle ve aynı bağlanma düzenine sahiptirler, ama uzaydaki dizilişleri farklıdır. Buna geometrik izomerlik denir. Bu, cisplatin ve transplatin yaygın adlarının arkasındaki fikirle aynıdır.

En önemli izomerlik türleri hangileridir

Geometrik izomerlik

Bu genellikle ilk karşılaşılan örnektir. Kare düzlemsel ve oktahedral komplekslerde, formül aynı kalsa bile ligandlar birbirlerine göre farklı konumlar alabilir. En bilinen etiketler cis ve trans, bazı oktahedral durumlarda ise fac ve mer'dir.

Bu tür izomerlik geometriye bağlıdır. Kompleksin şekli ya da ligand düzeni farklı konumlara izin vermiyorsa, cis ve trans adları uygulanmaz.

Optik izomerlik

Bazı koordinasyon kompleksleri üst üste çakıştırılamayan ayna görüntüsü çiftleri oluşturabilir. Bunlar optik izomerlerdir. Aynı bağlanma düzenine ve çoğu zaman aynı temel adlandırma kalıbına sahiptirler, ancak el yönlülükleri farklıdır.

Bunu genellikle bazı oktahedral komplekslerde, özellikle ligand dizilişi kompleksi kiral yaptığında görürsünüz. Temel koşul kiralliktir: kompleksin bir ayna düzlemi ya da el yönlülüğü ortadan kaldıran başka bir simetri öğesi varsa, optik izomerlik oluşmaz.

Yapısal izomerlik

Yapısal izomerler aynı toplam bileşime sahiptir, ancak neyin neye bağlı olduğu ya da koordinasyon küresinin içinde ve dışında neyin bulunduğu farklıdır.

Önemli bir örnek bağlanma izomerliğidir; burada ambidentat bir ligand farklı verici atomlar üzerinden bağlanır. Bir diğeri ise iyonlaşma izomerliğidir; burada bileşim izin veriyorsa bir ligand ile bir karşı iyon yer değiştirir. Her iki durumda da bağlanma tanımı değiştiği için ad da değişir.

Yaygın hatalar

Tüm klorürleri aynı şekilde ele almak

Parantez dışındaki bir klorür iyonu chloride olarak adlandırılır. Parantez içindeki koordine klorür ligandı ise chlorido olarak adlandırılır. Bunları karıştırmak yanlış ada yol açar.

Alfabetik sıralamada önekleri kullanmak

Alfabetik sıra öneklere göre değil, ligand adlarına göredir. Bu yüzden ammine a altında değerlendirilir, d altında değil.

Bazı ligandların nötr olduğunu unutmak

$NH_3$ ve $H_2O$ yaygın nötr ligandlardır. Yükseltgenme basamağını hesaplarken bunları yüklü kabul ederseniz, metalin yükseltgenme sayısı yanlış çıkar.

Tekrarlanan ligand içeren her kompleksin cis/trans izomerleri olduğunu sanmak

Bu ancak geometri ve ligand dizilişi gerçekten farklı konumlara izin veriyorsa geçerlidir. Formül tek başına yeterli değildir.

Koordinasyon bileşikleri nerelerde karşımıza çıkar

Bu konu koordinasyon kimyası, geçiş metalleri kimyası, kalitatif analiz, kataliz ve biyoanorganik kimya boyunca karşınıza çıkar. Bu alanlarda hiç uzmanlaşmasanız bile, adlandırma kuralları formülleri doğru okumanıza ve iki bileşiğin aslında farklı izomerler olduğunu gözden kaçırmamanıza yardım eder.

Ayrıca yararlı bir alışkanlık da kazandırır: bir formülü yalnızca atomların listesi gibi okumayın. Koordinasyon kimyasında konum, yük ve bağlanma düzeni hep önemlidir.

Benzer bir adlandırma sorusu deneyin

$[Co(NH_3)_5Cl]Cl_2$ bileşiğini adlandırmayı deneyin. Önce koordinasyon küresini karşı iyonlardan ayırın. Sonra kobaltın yükseltgenme basamağını hesaplayın ve hangi klorürün ligand, hangi klorürlerin parantez dışında olduğunu kontrol edin. Bu tek alıştırma genellikle köşeli parantez gösterimini gerçekten anlaşılır hale getirir.