Kuinka laskea koordinaatioluku

Sisältö

• Kovalenttisesti sitoutuneet molekyylit
• Siirtymämetallikompleksit
• Metalliset kiinteät aineet
• Ioniset kiinteät aineet

Kiinteässä aineessa atomit ja molekyylit muodostavat erilaisia ​​geometrisia rakenteita riippuen siitä, miten ne yhdistyvät.Jokaisessa rakenteessa keskusatomi jakaa elektroneja muiden atomien tai ionimolekyylien kanssa, ja rakenteen muoto riippuu elektronien jakautumisesta. Keskusatomin koordinaatioluku on indikaattori kuinka moni atomi tai molekyyli muodostaa sidoksia sen kanssa, ja se on määräävä aine molekyylin muodolle ja lopulta kiinteän aineen ominaisuuksille. Kovalenttisesti sitoutuneille molekyyleille ja siirtymämetallikomplekseille kemistit johtavat koordinaatioluvun kemiallisesta kaavasta. He laskevat metallisten kiinteiden aineiden koordinaatioluvun tutkimalla hilan rakennetta.

Kovalenttisesti sitoutuneet molekyylit

Kovalenttisesti sitoutuneessa molekyylissä kemistit määrittävät keskusatomin koordinaatioluvun laskemalla sitoutuneiden atomien lukumäärä. Esimerkiksi metaanimolekyylissä keskimääräinen hiiliatomi on sitoutunut neljään vetyatomiin, joten sen koordinaatioluku on 4. Tämä luku voidaan helposti määrittää metaanin kemiallisesta kaavasta: CH₄.

Sama suhde pätee ioniyhdisteisiin. Esimerkiksi hiilitrioksidimolekyylin (CO₃)^2- on 3 ja ionin varaus on -2.

Siirtymämetallikompleksit

Siirtymämetallit, jotka vievät jaksollisen taulukon sarakkeet 3–12, muodostavat komplekseja ligandiksi kutsuttujen atomiryhmien kanssa. Siirtymämetallin koordinaation antaa jälleen niiden atomien lukumäärä, joiden kanssa keskiatomi on sitoutunut. Esimerkiksi ionisen yhdisteen CoCl koordinaatioluku₂(NH₃)₄⁺ on 6, koska keskimääräinen kobolttiatomi sitoutuu kahden klooriatomin ja neljän typpiatomin kanssa. FeN: ssä₄²⁺, koordinaatioluku on 4, koska tämä on joukko sidoksia, jotka muodostuu keskusrautaatomista, vaikka typpiatomit muodostavat ristikkokompleksin sitoutumalla toisiinsa.

Metalliset kiinteät aineet

Metallisissa kiintoaineissa atomiparien välillä ei ole selvää sidosta, joten kemit määrittävät rakenteen koordinaation valitsemalla yhden atomin ja laskemalla sitä välittömästi ympäröivien atomien lukumäärän. Esimerkiksi atomilla, joka on osa kerrosrakennetta, voi olla kolme atomia sen alapuolella, kolme sen yläpuolella ja kuusi ympäröivät sitä samassa kerroksessa. Tämän atomin koordinaatioluku olisi 12.

Kiinteän kiteen atomit muodostavat usein itsensä geometrisiksi rakenteiksi, joita kutsutaan soluiksi, ja nämä solut toistavat itsensä ad infinitum: lla kiderakenteen muodostamiseksi. Solun muodon purkaminen mahdollistaa koordinaatioluvun laskemisen, joka on sama jokaiselle rakenteen atomille. Esimerkiksi, kuutiomaisen rakenteen keskellä on yksi atomi, jota ympäröi yksi kullakin kulmalla, yhteensä kahdeksalle, joten koordinaatioluku on 8.

Ioniset kiinteät aineet

Natriumkloridi (NaCl) on esimerkki ionisesta kiinteästä aineesta, joka on muodostettu kationin (Na⁺) ja anionin (Cl^-). Ionisessa metallissa kationin koordinaatioluku on yhtä suuri kuin sen lähellä olevien anionien lukumäärä. NaCl on kuutiorakenne, ja kutakin natriumkationia ympäröi neljä kloori-ionia samalla tasolla, samoin kuin yksi alapuolella ja yksi yläpuolella, joten koordinaatioluku on 6. Samasta syystä jokaisen kloorianionin koordinaatio on myös 6.