کمپلکس ها

در مطلب قبلی در رابطه با ژن های میتوکندریایی صحبت کردیم و در این مطلب از شرکت دایا اکسیر نمایندگی سیگما آلدریچ در ایران، می خواهیم به بررسی کمپلکس ها بپردازیم.

کمپلکس چیست؟

یک کمپلکس که گاهی اوقات به آن کمپلکس کئوردیناسیون نیز می گویند، از یک اتم فلز مرکزی تشکیل شده است که توسط مولکول ها یا یون های دیگر احاطه شده است. این مولکول‌ها معمولاً از طریق پیوندهای کووالانسی داتیو به اتم فلز مرکزی متصل می‌شوند. این پیوندها، پیوندهایی هستند که جفت الکترون‌های مشترک، هر دو از یک اتم می‌آیند. این اتم مرکزی را مرکز کئوردیناسیون می نامند.

تعریف لیگاندها

این مولکول ها (یا یون ها) که اتم فلز مرکزی را احاطه کرده اند، لیگاند نامیده می شوند. برای تشکیل این پیوندهای کووالانسی داتیو با اتم مرکزی، لیگاند باید یک جفت الکترون در بیرونی ترین سطح انرژی داشته باشد بنابراین، همه لیگاندها پایه های لوئیس هستند. لیگاندها را می توان به صورت تک دندانه، دو دندانه و چند دندانه طبقه بندی کرد.

یک کمپلکس در شیمی معمولاً برای توصیف مولکول هایی استفاده می شود که از ترکیب لیگاندها و یون های فلزی تشکیل می شوند. در اصل، یک کمپلکس شیمیایی به ارتباط برگشت پذیر مولکول ها، اتم ها یا یون ها، از طریق پیوندهای شیمیایی ضعیف دلالت دارد.
برخی از کمپلکس‌های فلزی تقریباً غیرقابل برگشت تشکیل می‌شوند ولی اغلب آنها توسط پیوندهایی کاملاً قوی به یکدیگر متصل می‌شوند.

تعداد اتم های متصل به اتم فلز مرکزی را عدد کئوردیناسیون(عدد هماهنگی) می نامند. رایج ترین اعداد کئوردیناسیون۲،۴ و۶ هستند. عدد کئوردیناسیون ممکن است لزوماً به تعداد لیگاندها نباشد و لازم نیست همه لیگاندها یکسان باشند.

تاریخچه لیگاندها و کمپلکس

پیشرفت کلیدی زمانی رخ داد که آلفرد ورنر، بیان کرد که Co(III) دارای شش لیگاند در یک هندسه هشت وجهی است. این تئوری به دانشمندان اجازه داد تا تفاوت بین کلرید پیوند کئوردیناسیون و یونی را در کلریدهای آمین کبالت درک کند و بسیاری از ایزومرهای مبهم قبلی را شناسایی کنند.
او اولین کمپلکس کئوردیناسیون را به ایزومرهای نوری تفکیک کرد و این نظریه را که کایرالیته، لزوماً با ترکیبات کربن مرتبط است، بیان کرد.

انواع لیگاند

لیگاندها را می توان به روش های مختلفی طبقه بندی کرد.

 

لیگاندهای تک دندانه

 

آنهایی هستند که فقط یک اتم دهنده الکترون دارند (آنها فقط یک پیوند کووالانسی داتیو با اتم فلز مرکزی تشکیل می دهند) مثل آب که به عنوان یک لیگاند تک دندانی عمل می کند. لیگاندهای این نوع معمولاً کمپلکس های هشت وجهی را تشکیل می دهند که عدد کئوردیناسیون آن ۶ است.

 

لیگاندهای دودندانه

لیگاندهایی هستند که با اتم فلز مرکزی دو پیوند کووالانسی تشکیل می دهند زیرا دو جفت الکترون دارند.

 

لیگاندهای چند دندانه

لیگاندهایی هستند که بیش از دو پیوند کووالانسی داتیو با اتم فلز مرکزی تشکیل می دهند به همین دلیل به آنها لیگاندهای چند دندانه می گویند.

نامگذاری یونهای پیچیده

قراردادهای خاصی برای نامگذاری یونهای پیچیده وجود دارد که باید به دقت رعایت شوند.

 

• لیگاندها همیشه قبل از نامگذاری یونهای فلزی نامگذاری می شوند
• لیگاندها به ترتیب خنثی، منفی و سپس مثبت نوشته می شوند. اگر بیش از یک لیگاند با بار یکسان وجود داشته باشد، آنها به ترتیب حروف الفبا نوشته می شوند – پیشوندهایی مانند di- و tri- هنگام نوشتن لیگاندها به ترتیب حروف الفبا نادیده گرفته می شوند.
• لیگاندهای تک دندانه ای که چندین بار رخ می دهند با توجه به تعداد دفعاتی که ظاهر می شوند یک پیشوند داده می شود (یعنی دی، تری، تترا و غیره). به لیگاندهای Polydentate نیز پیشوندهایی مانند bis-، tris- داده میشود.
• به آنیون ها پایان «-ido» داده می شود (مثلاً سولفات تبدیل به سولفاتو و سیانید تبدیل به سیانیدو می شود).
• لیگاندهایی که خنثی هستند معمولاً نام عادی خود را دارند. البته استثناهایی نیز وجود دارد مثل آمونیاک که به آمین تبدیل می شود، مونوکسید کربن به کربونیل و اکسید نیتروژن به نیتروسیل تبدیل می شود.
• اگر کل مجموعه یک آنیون باشد، نام لاتین اتم فلز مرکزی استفاده می شود و به “ate” ختم می شود.
• اگر حالت اکسیداسیون اتم فلز مرکزی باید بیان شود، باید به صورت عدد رومی یا در براکت انجام شود.

رنگ در یون های پیچیده

وقتی نور از محلول حاوی این یون‌ها عبور می‌کند، بخش کوچکی از انرژی این نور یک الکترون را از مجموعه پایین‌تر به مجموعه بالاتر هدایت می‌کند. فاصله بین این دو مجموعه با طول موج مشخصی از نور مطابقت دارد. بنابراین، اگر به عنوان مثال، شکاف بین دو مجموعه مربوط به طول موج آبی نور باشد، رنگ مکمل را خواهید دید (که در این مورد زرد است).

 

یون ها یا مولکول های اطراف فلز را لیگاند می گویند. لیگاندها عموماً توسط یک پیوند کووالانسی مختصات به یک یون فلزی متصل می شوند (الکترون هایی را از یک جفت الکترون تنها به یک اوربیتال فلزی خالی می دهند) و بنابراین گفته می شود که با یون هماهنگ می شوند. حوزه‌های شیمی هماهنگی را می‌توان بر اساس ماهیت لیگاندها به طور کلی طبقه‌بندی کرد:

کلاسیک (یا “کمپلکس‌های ورنر”): لیگاندها در شیمی کئوردیناسیون کلاسیک، تقریباً منحصراً از طریق تنها جفت‌های الکترون‌هایشان که روی اتم‌های گروه اصلی لیگاند قرار دارند، به فلزات متصل می‌شوند. لیگاندهای معمولی H2O، NH3، Cl-، CN-، en- هستند.

مثال‌ها: [Co(EDTA)]-]، [Co(NH3)6]Cl3، [Fe(C2O4)3]K3

شیمی آلی فلزی: لیگاندهای آلی (آلکن ها، آلکین ها، آلکیل ها) و همچنین لیگاندهای “شبه آلی” مانند فسفین ها، هیدریدها و CO هستند.

مثال: (C5H5)Fe(CO)2CH3

شیمی بیوانارگانیک: لیگاندها آنهایی هستند که توسط طبیعت تهیه می شوند، به ویژه شامل زنجیره های جانبی اسیدهای آمینه و بسیاری از کوفاکتورها مانند پورفیرین ها.

مثال: هموگلوبین

شیمی خوشه : لیگاندها همه موارد فوق هستند اما فلزات دیگری را نیز به عنوان لیگاند شامل می شوند.

مثال Ru3(CO)12

 

در این مطلب از شرکت دایا اکسیر مرکز فروش مواد شیمیایی در تهران در مورد لیگاندها  و کمپلکس ها به تفصیل صحبت کردیم.