Metal-Ligand Bağları

Kandaki hemoglobin, yeşil bitkilerdeki klorofil, B-12 vitamini ve polietilen üretiminde kullanılan katalizörün hepsi koordinasyon bileşikleri içerir. Metallerin iyonları, özellikle geçiş metalleri, kompleksler oluşturma olasılığı daha yüksektir.

Bu komplekslerde, geçiş metalleri, bağdaki elektronların her ikisinin de bir donör (Lewis bazı) tarafından bir elektron alıcısına (Lewis asidi) katkıda bulunduğu bir tür Lewis asit-baz etkileşimi olan koordinat kovalent bağları oluşturur. Genellikle merkezi bir metal iyonu (veya atomu) olarak adlandırılan koordinasyon komplekslerindeki Lewis asidi, geçiş metali veya iç geçiş metalidir. Ligandlar olarak adlandırılan Lewis baz donörleri, çok çeşitli kimyasallar -atomlar, moleküller veya iyonlar- olabilir. Tek gereklilik, merkezi metale bağlanabilen bir veya daha fazla elektron çiftine sahip olmalarıdır. Çoğu zaman, bu, metale koordinat bağı oluşturabilen yalnız bir elektron çiftine sahip bir donör atomunu içerir. Koordinasyon küresi, merkezi metal iyonu veya atomunun yanı sıra bağlı ligandlarından oluşur. Bir formüldeki parantezler koordinasyon küresini içine alır; parantezlerin dışındaki türler koordinasyon küresinin bir parçası değildir.

Ligandlar, merkezi metalle sadece bir atomla bağlandıklarında, Yunanca’da ‘tek dişli’ anlamına gelen monodentattır. Burada ligand sayısı ve koordinasyon sayısı eşittir. NH₃, Cl⁻ ve H₂O gibi bir donör atomuna sahip ligandlar monodentat ligandlardır. Diğer birçok ligand, metali daha karmaşık şekillerde koordine eder.

Bidentat ligandları, iki atomun metal merkezine koordine ettiği ligandlardır. Örneğin, etilendiamin (en, H₂NCH₂CH₂NH₂), her biri yalnız bir çifte sahip olan ve bir Lewis bazı olarak hizmet edebilen iki azot atomu içerir (Şekil 1a). Her iki atom da tek bir metal merkezine koordine olabilir. [Co(en)₃]⁺³ kompleksinde üç bidentat en ligand vardır ve kobalt(III) iyonunun koordinasyon numarası altıdır (Şekil 1b). En yaygın koordinasyon numaraları iki, dört ve altıdır, ancak 1’den 15’e kadar olan tüm koordinasyon numaralarının örnekleri bilinmektedir.

Şekil 1. (a) etilendiamin (en), her biri bir metal iyonu ile koordine olabilen yalın bir çift olan iki azot atomu içerir. (b) Üç bidentat en ligandları tek bir kobalt iyonu ile koordine olur.

Birden fazla donör atomu ile merkezi bir metal iyonuna bağlanan herhangi bir ligand, bir polidentat liganddır (veya ‘birçok diş’), çünkü birden fazla bağ ile metal merkezini ısırılabilir. Yunancadan ‘pençe’ anlamına gelen şelat terimi de bu tür bir etkileşimi tanımlamak için kullanılır. Birçok polidentat ligand şelat ligandlarıdır ve bu ligandlardan bir veya daha fazlasından oluşan bir kompleks ve merkezi metal, bir şelattır. Bir şelatlama ligand da bir şelatlama maddesi olarak bilinir. Şelatlı bir ligand, bir yengeç pençesinin bir mermeri tuttuğu gibi metal iyonunu tutar. Polidentat ligandları bazen liganddaki donör atomlarının sayısını gösteren öneklerle tanımlanır. Hemoglobindeki heme kompleksi bir başka önemli örnektir (Şekil 2). Demir ile koordine olan dört donör atomuna sahip bir polidentat ligand içerir.

Şekil 2::  Tek ligand heme, bir şelat oluşturmak için hemoglobin içindeki demire koordine olan dört azot atomu içerir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Chapter 19.2 Coordination Chemistry of Transition Metals.