Определение координационного числа в химии

Координационное число атома в молекуле – это количество атомов, связанных с этим атомом. В химии и кристаллографии координационное число описывает количество соседних атомов по отношению к центральному атому. Этот термин был первоначально определен в 1893 году швейцарским химиком Альфредом Вернером (1866–1919). Значение координационного числа для кристаллов и молекул определяется по-разному. Координационное число может варьироваться от 2 до 16. Значение зависит от относительных размеров центрального атома и лигандов, а также от заряда электронной конфигурации иона.

Координационное число атома в молекуле или многоатомном ионе определяется путем подсчета количества связанных с ним атомов (примечание: не путем подсчета количества химические связи).

В твердотельных кристаллах определить химическую связь сложнее, поэтому координационное число в кристаллах определяется путем подсчета числа соседних атомов . Чаще всего для определения координационного числа используется атом внутри решетки с соседями, простирающимися во всех направлениях. Однако в определенных контекстах важны поверхности кристаллов (например, гетерогенный катализ и материаловедение), где координационное число для внутреннего атома – это координационное число в объеме , а значение для поверхностного атома – это координационное число поверхности .

В координационных комплексах учитывается только первая (сигма) связь между центральным атомом и лигандами. Связи Pi с лигандами не включаются в расчет.

Примеры координационных чисел

• Углерод имеет координационное число 4 в молекуле метана (CH ₄ ), поскольку с ней связано четыре атома водорода.
• В этилене (H ₂ C = CH ₂ ), координационное число каждого углерода равно 3, где каждый C связан с 2H + 1C, всего 3 атома.
• Координационное число алмаза равно 4, поскольку каждый атом углерода находится в центре правильного тетраэдра, образованного четырьмя атомами углерода.

Расчет координационного числа

Вот шаги для определения координационного числа координационного соединения.

1. Определите центральный атом в химической формуле. Обычно это переходный металл.
2. Найдите ближайший к центральному атому металла атом, молекулу или ион. Для этого найдите молекулу или ион непосредственно рядом с символом металла в химической формуле координационного соединения. Если центральный атом находится в середине формулы, с обеих сторон будут соседние атомы/молекулы/ионы.
3. Сложите количество атомов ближайшего атома/молекулы/ионов. Центральный атом может быть связан только с одним другим элементом, но вам все равно нужно указать количество атомов этого элемента в формуле.. Если центральный атом находится в середине формулы, вам нужно сложить атомы во всей молекуле.
4. Найдите общее количество ближайших атомов. Если металл имеет два связанных атома, сложите оба числа,

Геометрия координационного числа

Есть несколько возможные геометрические конфигурации для большинства координационных чисел.

• Координационное число 2 – линейный
• Координационное число 3 – тригональная плоская (например, CO ₃ ^2- ), тригональная пирамида, T -образный
• Координационное число 4 – тетраэдрический, квадратный плоский
• Координационное число 5 – квадратная пирамида (например, соли оксованадия, ванадил VO ²⁺ ), тригональная бипирамида,
• Координационное число 6 – гексагональная плоская , тригональная призма, октаэдр
• Координационное число 7 – октаэдр с вершиной, тригональная призма с вершиной, пятиугольная бипирамида.
• Координационное число 8 – додекаэдр, куб, квадратная антипризма, гексагональная бипирамида.
• Координационное число ber 9 – трехгранная тригональная призма с центром в центре.
• Координационное число 10 – квадратная антипризма с перемычкой.
• Координационное число 11 – тригональная призма с закрытой головкой.
• Координационное число 12 – кубооктаэдр (например, нитрат цериевого аммония – (NH ₄ ) ₂ Ce (NO ₃ ) ₆ )