공유 좌표 결합 또는 배위 결합은 결합의 한 종류 인 모든 공유 전자의 부착 용품 원자 중 하나.
단순 공유 결합에서 각 원자는 결합에 하나의 전자를 공급합니다. 한편, 배위 결합에서는 전자를 공여하여 결합을 형성하는 원자를 공여 원자라고하고, 결합 할 전자 쌍을 받아들이는 원자를 수용체 원자라고합니다 (Clark, 2012).
그림 1 : 기증자 원자 (N)와 수용자 (H) 사이의 배위 결합 표현.
배위 결합은 기증자 원자에서 시작하여 수용체 원자에서 끝나는 화살표로 표시됩니다 (그림 1). 어떤 경우에는 기증자는 분자가 될 수 있습니다.
이 경우 분자의 원자는 루이스 염기가 될 전자 쌍을 제공 할 수있는 반면 수용 능력을 가진 분자는 루이스 산 (Coordinate Covalent Bond, SF)이됩니다.
배위 결합은 단순 공유 결합과 유사한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 유형의 결합을 갖는 화합물은 일반적으로 낮은 융점 및 비등점을 가지며, 원자 (이온 결합과 달리)와 화합물 사이에 존재하지 않는 쿨롱 상호 작용은 물에 매우 잘 녹습니다 (Atkins, 2017).
좌표 공유 결합의 몇 가지 예
배위 결합의 가장 일반적인 예는 암모니아 분자와 산의 양성자의 조합에 의해 형성되는 암모늄 이온입니다.
암모니아에서 질소 원자는 옥텟을 완성한 후 고독한 전자 쌍을 갖습니다. 이 고독한 쌍을 수소 이온에 기부하면 질소 원자가 기부자가됩니다. 수소 원자는 수용체 (Schiller, SF)가됩니다.
그림 2 : 하이드로 늄 이온 배위 결합의 표현.
dative bond의 또 다른 일반적인 예는 하이드로 늄 이온의 형성입니다. 암모늄 이온과 마찬가지로 물 분자의 자유 전자 쌍은 수용체 인 양성자에게 공여체 역할을합니다 (그림 2).
그러나 배위 결합이 설정되면 산소에 부착 된 모든 수소가 정확히 동일하다는 점에 유의해야합니다. 수소 이온이 다시 분해되면 어느 수소가 방출되는지 구별이 없습니다.
배위 공유 결합의 형성을 보여주는 루이스 산-염기 반응의 훌륭한 예는 암모니아와의 삼 불화 붕소 부가 물 형성 반응입니다.
삼 불화 붕소는 붕소 원자 주위에 희가스 구조가없는 화합물입니다. 붕소는 원자가 껍질에 3 쌍의 전자 만 가지고 있으므로 BF3는 전자가 부족하다고합니다.
암모니아 질소의 비공유 전자쌍은 그 결핍을 극복하기 위해 사용될 수 있으며, 배위 결합을 포함하는 화합물이 형성됩니다.
그림 3 : 삼 불화 붕소 분자와 암모니아 사이의 부가 물.
질소의 전자 쌍은 붕소의 빈 p 궤도에 기증됩니다. 여기서 암모니아는 루이스 염기이고 BF3는 루이스 산입니다.
조정 화학
전이 금속을 형성하는 화합물 연구에만 전념하는 무기 화학 분야가 있습니다. 이 금속은 배위 결합을 통해 다른 원자 또는 분자를 결합하여 복잡한 분자를 형성합니다.
이러한 분자는 배위 화합물로 알려져 있으며이를 연구하는 과학을 배위 화학이라고합니다.
이 경우 전자 공여체가 될 금속에 부착 된 물질을 리간드라고하며 배위 화합물은 일반적으로 착물이라고합니다.
배위 화합물에는 비타민 B12, 헤모글로빈 및 엽록소, 염료 및 안료, 유기 물질 제조에 사용되는 촉매와 같은 물질이 포함됩니다 (Jack Halpern, 2014).
착물 이온의 예는 코발트 2+ 착물이며 디클로로 아민 에틸렌 디아민 코발트 (IV)입니다.
배위 화학은 코발트 (III) 염화물과 암모니아의 다양한 화합물을 조사한 스위스 화학자 Alfred Werner의 연구에서 발전했습니다. 염산을 첨가 한 후 Werner는 암모니아를 완전히 제거 할 수 없음을 발견했습니다. 그런 다음 그는 암모니아가 중앙 코발트 이온에 더 밀접하게 결합되어야한다고 제안했습니다.
그러나 수성 질산은을 첨가했을 때 형성된 생성물 중 하나는 고체 염화은이었다. 형성된 염화은의 양은 염화 코발트 (III)에 결합 된 암모니아 분자의 수와 관련이 있습니다.
예를 들어 질산은을 CoCl 3 · 6NH 3 에 첨가하면 세 염화물이 모두 염화은으로 전환되었습니다.
그러나 CoCl 3 · 5NH 3에 질산은을 첨가 하면 3 개의 염화물 중 2 개만이 염화은을 형성했다. CoCl 3 .4NH 3 을 질산은 으로 처리했을 때 세 염화물 중 하나가 염화은으로 침전되었습니다.
결과적인 관찰은 복합 또는 배위 화합물의 형성을 제안했습니다. 일부 텍스트에서는 첫 번째 구체라고도하는 내부 배위 구체에서 리간드는 중앙 금속에 직접 부착됩니다.
때때로 두 번째 구체라고 불리는 외부 배위 구체에서는 다른 이온이 복합 이온에 부착됩니다. Werner는 조정 이론으로 1913 년 노벨상을 수상했습니다 (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).
이 배위 이론은 전이 금속이 금속의 산화 수에 의해 결정되는 첫 번째 원자가와 배위 번호라고 불리는 다른 원자가의 두 가지 유형의 원자가를 갖도록 만듭니다.
산화수가 금속으로 형성 (예를 들어, 철 (II)의 FeO의 생산) 및 배위 수는 배위 수가 4 생산과 복합체 (예를 들어 철 형성 할 수 얼마나 배위 결합을 지시 할 수있는 방법을 여러 공유 결합을 말한다 - 및 2- ) (배위 화합물, 2017).
코발트의 경우에는 배위 번호 6이 있습니다. 이것이 Werner의 실험에서 질산은을 첨가 할 때 6 배위 코발트를 남기는 염화은의 양이 항상 얻어지는 이유입니다.
이러한 유형의 화합물의 배위 결합은 착색되는 특성이 있습니다.
실제로 이들은 금속 (적철, 청색 코발트 등)과 관련된 전형적인 착색을 담당하며 원자 방출 및 흡수 분광 광도계 테스트 (Skodje, SF)에 중요합니다.
참고 문헌
- Atkins, PW (2017, 1 월 23 일). 화학적 결합. britannica.com에서 복구되었습니다.
- Clark, J. (2012, 9 월). 코디네이트 (데이트 코발 런트) 본딩. chemguide.co.uk에서 복구되었습니다.
- Coordinate Covalent Bond. (SF). chemistry.tutorvista에서 회복되었습니다.
- 배위 화합물. (2017 년 4 월 20 일). chem.libretexts.org에서 복구되었습니다.
- 조정 화학 입문. (2017 년 4 월 20 일). chem.libretexts.org에서 복구되었습니다.
- Jack Halpern, GB (2014, 1 월 6 일). 배위 화합물. britannica.com에서 복구되었습니다.
- Schiller, M. (SF). Coordinate Covalent Bonding. easychem.com에서 복구했습니다.
- Skodje, K. (SF). Coordinate Covalent Bond : 정의 및 예. study.com에서 복구했습니다.