کمپلکسها

دید کلی
در شیمی معدنی ترکیباتی وجود دارند که در آن اتم مرکزی حداقل با یک پیوند داتیو با گروه اتمهای اطراف خود (لیگندها) ارتباط برقرار می‌کند. در‌ این ترکیبات اتم مرکزی گیرنده جفت الکترون می‌باشد، چنین ترکیباتی را کمپلکس یا ترکیبات کئوردیناسیونی می‌نامند. اتم مرکزی در این ترکیبات معمولاً دارای یک حفره الکترونی می‌باشد که می‌تواند الکترونهای جفت نشده لیگند را بگیرد و یک پیوند کووالانسی-کئوردیناسیونی ، (داتیو) تشکیل دهد.

کمپلکسهایی که در آنها انتقال الکترون می‌تواند در تشکیل پیوند نقش بسزایی داشته باشد کمپلکسهای دهنده - گیرنده می‌نامند. اکثر عناصر جدول تناوبی اعم از فلزات گروه اصلی ، فلزات گروه واسطه و غیر فلزات می‌توانند کمپلکس تشکیل دهند.

تاریخچه
تا سال 1913 ساختمان کمپلکسها مشخص نشده بود اما در این سال آلفرد ورنر پدر شیمی کوئوردیناسیونی نظر خود را در مورد ساختمان کمپلکسها اعلام کرد و این در حالی بود که هنوز ساختمان الکترونی اتم مشخص نشده بود. قبل از ورنر دانشمندی به نام یورگنسون برای برخی از کمپلکسها ساختارهایی تعیین کرده بود که با اعلام نظریه ورنر اشتباه بودن این ساختارها مشخص شد.

ورنر به دلیل مطالعاتی که روی کمپلکسهای هشت وجهی ، مسطح مربعی و چهار وجهی انجام داد و بنیانگذار شیمی کوئوردیناسیون شد، جایزه نوبل شیمی را در سال 1913 دریافت کرد.

نظریه ورنر
هر اتم دارای دو ظرفیت می‌باشد. ظرفیت اصلی و ظرفیت والانس فرعی ، بنابراین لزومی ندارد که فقط به اندازه ظرفیت اصلی یک اتم ، اتمهای دیگر به آن وصل شود بلکه بعد از پر شدن ظرفیت اصلی که فضای کئوردیناسیونی داخلی را تشکیل می‌دهد. اتمها می‌توانند به ظرفیت فرعی یا فضای کئوردیناسیون خارجی که نشانگر عدد اکسیداسیون اتم مرکزی است، وارد شوند.

تا قبل از اینکه ورنر این نظریه را اعلام کند دانشمندان در تعیین ساختمان ترکیباتی مانند اختلاف نظر داشتند. این ترکیب یک ترکیب یونی است و کلرها در آب به راحتی یونیزه می‌شود. اما ها به آسانی جدا نمی‌شوند مگر اینکه ترکیب در اسید قوی جوشانده شود. یورگنسون اولین ساختمان را بر این ترکیب به صورت زیر پیشنهاد کرد.
عکس پیدا نشد
اما ورنر این ترکیب را یک یک ساختمان هشت وجهی پیشنهاد کرد که اتم کبالت در مرکز و ها با شش پیوند هم اندازه در اطراف و یونهای کلر هم در فضای کئوردیناسیون خارجی حضور داشتند.

لیگند
دسته‌ای از اتمها که باهم هستند و یکی از اتمها می‌تواند جفت الکترونش را در اختیار اتم دیگر قرار دهد. لیگند ممکن است یک ترکیب خنثی یا یک آنیون باشد.

انواع کمپلکس
کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک:ترکیبات کوئوردیناسیونی که در آنها فلز مرکزی با حالت اکسایش +2 یا بالاتر توسط اتمهای غیرکربن کئوردینه شده‌اند کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک نامیده می‌شوند (این نامگذاری به خاطر مطالعات ورنر در شیمی کئوردیناسیون انجام شده است.).

کمپلکسهای آلی فلزی :در این کمپلکسها فلز مستقیماً با کربن پیوند تشکیل می‌دهد. در این ترکیبات فلز در حالت اکسایش پایین خود مانند 2- و 1- و 0 و 1+ می‌باشد.

کمپلکسهای کلاستر یا خوشه‌ای :در این ترکیبات اتم مرکزی گروهی از فلزات می‌باشند که باهم پیوند تشکیل داده‌اند. مانند که اتمهای آهن در گوشه‌های یک مثلث جای گرفته‌اند و گروههای کربونیل در اطراف آنها پیوند تشکیل می‌دهند.

عدد کوئوردیناسیون
تعداد اتمهایی که اتم مرکزی را در اولین قشر کئوردیناسیون ، کئوردینه کرده‌اند عدد کئوردیناسیون می‌گویند. عدد کئوردیناسیون هر ترکیب مشخص کننده ساختمان آن ترکیب می‌باشد. رایج‌ترین عدد کئوردیناسیون در کمپلکسها عدد 6 و بعد از آن 4 می‌باشد.

عوامل مؤثر درتشکیل کمپلکس
لیگند مهمترین عامل در تشکیل کمپلکس می‌باشد. نوع لیگند ، اندازه لیگند و تعداد لیگند در پایداری کمپلکس‌ها تأثیر فراوان دارد.
عامل دوم در تشکیل کمپلکس نوع فلز مرکزی می‌باشد.

انواع لیگند
1.لیگندهای یک دندانه:فقط دارای یک اتم کئوردینه کننده است. هالیدها ، نیترات ، انواع آمینها ، سولفات و از مهمترین لیگندهای یک دندانه هستند.

2.لیگندهای چند دندانه:این لیگندها دارای یک یا چند اتم کئوردینه کننده هستند. این لیگندها کمپلکس‌های پایدارتری ایجاد می‌کنند و به کی سیلت یا شلاته کننده‌ها معروفند. یک کمپلکس می‌تواند به صورت آنیونی ، کاتیونی یا خنثی باشد.

کمپلکس هم

  هم کمپلکس پورفیرین با آهن است که باعث قرمز رنگ بودن رنگ خون می شود،هم در سلول های قرمز خون با پروتئینی موسوم به گلوبین، کمپلکس تشکیل می دهد که به نام هموگلوبین معروف است .

 این کمپلکس مسئول انتقال اکسیژن مولکولی، به محل مورد نیاز می باشد. اتم آهن با 4نیتروژن پورفیرین کمپلکس ایجاد می کند اما هنوز دو موضع کئوردینه شدن اضافی در بالا وپایین صفحه حلقه پور فیرین وجود دارد.

رنگ سبز گیاهان مربوط به کلروفیل است این ماده کمپلکس منیزیم پورفیرین اصلاحی است. این رنگ پایه در کلرو پلاست ها وجود دارد. بسته به نوع گیاه یک یا چند کلرو پلاست می توانند در سلول ها وجود داشته باشند

نام گذاری کمپلکس ها به روش آیوپاک:
برای نام گذاری ترکیبات کوئوردیناسیون بایستی توجه داشت که این ترکیبات می توانند به صورت غیر یونی (مولکولی )،انیونی وکاتیونی و یا یک ترکیب یونی شامل بخش آنیونی وکاتیونی باشد.قواعد نام گذاری به روش آیوپاک شامل موارد زیر می باشد:
1)در تمام چهار گروه کمپلکس های فوق ابتدا تعداد هر لیگاند تک دندانه ای با پیشوندهای عددی یونانی (دی،تری،تترا،پنتاو...) سپس نام آنها را به ترتیب الفبای لاتین ، آنگاه نام اتم مرکزی به زبان فارسی آورده می شود و در آخر عدد اکسایش اتم مرکزی باعدد رومی و یا در مورد بخش های یونی ، بار یون با عدد فارسی اضاه می شود در این زمینه بایستی به موارد زیر توجه داشت :
الف) اگر تعداد لیگاندی برابر یک باشد از آوردن پیشوند عددی مونو صرف نظر می شود
ب) اگر عدد اکسایش اتم مرکزی برابر صفر باشد و یا اتم مرکزی تنها یک نوع عدد اکسایش داشته باشد از آوردن آن عدد اکسایش در آخر نام ترکیب چشم پوشی می شود
ج) اگر لیگاند های چند دندانه ای وجود داشته باشد برای شمارش آنها از پیشوند های بیس ، تریس ، تتراکیس و... استفاده می شود
د) اگر کمپلکس شامل بخش آنیونی و کاتیونی توأماً باشد ابتدا نام بخش کاتیونی آورده می شود و سپس نام گذاری بخش آنیونی ذکر می شود
ه)در نام گذاری بخش آنیونی همان ترتیب یعنی آوردن تعداد لیگاند ها ، نام لیگاند و فلز رعایت می شود تنها تفاوت آن است که به دنبال نام فلز پسوند (ات) اورده می شود
و) لیگاند ها می توانند خنثی یا یونی باشند . لیگاندهای خنثی با نام مولکولی خود نام گذاری می شوند مانند اتیلن دی آمین . دو استثنا در لیگاندهای خنثی وجود دارد ، لیگاند آب که با نام( آکوا) ولیگاند آمونیاک با نام (آمین ) آورده می شوند. اما اگر لیگاند مثبت باشد پسوند (یم) به دنبال نام آن آورده می شود در مورد لیگاند هایی با بار منفی پسوند (او) به دنبال نام آنها ذکر می شود مانند که نام کلرو به خود می گیرد Cl¯
2) اطلاعات ساختاری را می توان در فرمول ها و نام ها با پیشوندهایی نظیر سیس ، ترانس و ...منظور داشت