Un enllaç covalent coordinat o enllaç de coordinació és un tipus d'enllaç en el qual un dels àtoms units subministra tots els electrons compartits.
En un enllaç covalent simple, cada àtom subministra un electró a l'enllaç. D'altra banda es té que en un enllaç de coordinació, els àtoms que donen l'electró per formar un enllaç s'anomenen àtom donador, mentre que l'àtom que accepta el parell d'electrons per unir-se es diu àtom acceptor (Clark, 2012).
Figura 1: representació d'un enllaç de coordinació entre l'àtom donador (N) i l'acceptor (H).
Un enllaç de coordinació està representat per una fletxa que part dels àtoms donadors i acaba en l'àtom acceptor (Figura 1). En alguns casos el donant pot ser una molècula.
En aquest cas, un àtom en la molècula pot donar el parell d'electrons, el qual seria la base de Lewis mentre que la molècula amb la capacitat acceptora seria l'àcid de Lewis (Coordinate covalent Bond, SF).
Un enllaç de coordinació té característiques similars a la d'un enllaç covalent simple. Els compostos que posseeixin aquest tipus d'enllaç en general tenen baix punt de fusió i d'ebullició, amb una inexistent interacció coulómbica entre els àtoms (a diferència de l'enllaç iònic) i els compostos són molt solubles en aigua (Atkins, 2017).
Alguns exemples d'enllaços covalents coordinats
L'exemple més comú d'un enllaç de coordinació és el ió amoni, el qual està format per la combinació d'una molècula d'amoníac i un protó provinent d'un àcid.
En l'amoníac, l'àtom de nitrogen té un parell solitari d'electrons vegada la octet. Dóna aquest parell solitari a l'ió d'hidrogen, així l'àtom de nitrogen es converteix en donant. L'àtom d'hidrogen es converteix en l'acceptor (Schiller, SF).
Figura 2: representació de l'enllaç de coordinació de l'ió hidroni.
Un altre exemple comú d'enllaç datiu és la formació de l'ió hidroni. A l'igual que amb el ió amoni, el parell d'electrons lliure de la molècula d'aigua serveix com a donador a l'protó que és l'acceptor (figura 2).
No obstant això, cal tenir en compte que una vegada que s'ha establert l'enllaç de coordinació, tots els hidrògens units a l'oxigen són exactament equivalents. Quan un ió d'hidrogen es torna a trencar, no hi ha discriminació entre quin dels hidrògens s'allibera.
Un excel·lent exemple d'una reacció àcid base Lewis, que il·lustre la formació d'un enllaç covalent coordinat, és la reacció de formació de l'adducte de el trifluorur de bor amb amoníac.
El trifluorur de bor és un compost que no té una estructura de gas noble al voltant de l'àtom de bor. El bor només té 3 parells d'electrons en la seva capa de valència pel que es diu que el BF3 és deficient en electrons.
El parell d'electrons no compartits de l'nitrogen de l'amoníac es pot usar per a superar aquesta deficiència, i es forma un compost que implica un enllaç de coordinació.
Figura 3: adducte entre la molècula d'trifluoruro de bor i l'amoníac.
Aquest parell d'electrons de l'nitrogen és donat a l'orbital p buit de l'bor. Aquí l'amoníac és la base de Lewis i BF3 és l'àcid de Lewis.
Química de coordinació
Hi ha una branca de la química inorgànica dedicada exclusivament a l'estudi de compostos que formen els metalls de transició. Aquests metalls s'uneixen a altres àtoms o molècules a través d'enllaços de coordinació per a formar molècules complexes.
Aquestes molècules se'ls coneix com a compostos de coordinació i la ciència que ho estudia es diu química de coordinació.
En aquest cas, la substància unida a l'metall, que seria la donadora d'electrons, se li coneix com lligant i comunament als compostos de coordinació se'ls coneix com complexos.
Els compostos de coordinació inclouen substàncies com ara vitamina B12, hemoglobina i clorofil·la, colorants i pigments, i catalitzadors utilitzats en la preparació de substàncies orgàniques (Jack Halpern, 2014).
Un exemple d'un ió complex seria el complex de cobalt 2+ que seria el dicloroaminetilendiamin cobalt (IV).
La química de la coordinació va sorgir de la feina d'Alfred Werner, un químic suís que va examinar diversos compostos de el clorur de l'cobalt (III) i de l'amoníac. Després de l'addició d'àcid clorhídric, Werner va observar que l'amoníac no podia eliminar-se per complet. A continuació, va proposar que l'amoníac havia d'estar més estretament unit a l'ió cobalt central.
No obstant això, quan es va afegir nitrat de plata aquós, un dels productes formats va ser clorur de plata sòlid. La quantitat de clorur de plata formada es va relacionar amb el nombre de molècules d'amoníac unides a el clorur de cobalt (III).
Per exemple, quan es va afegir nitrat de plata a CoCl 3 · 6NH 3, els tres clorurs es van convertir en clorur de plata.
No obstant això, quan es va afegir nitrat de plata a CoCl 3 · 5NH 3, només 2 dels 3 clorurs van formar clorur de plata. Quan es va tractar CoCl 3.4NH 3 amb nitrat de plata, un dels tres clorurs precipitar com clorur de plata.
Les observacions resultants van suggerir la formació de compostos complexos o de coordinació. En l'esfera de coordinació interna, a la qual també es fa referència en alguns textos com a primera esfera, els lligands estan directament units a el metall central.
En l'esfera externa de coordinació, de vegades denominada segona esfera, altres ions estan units a l'ió complex. Werner va ser guardonat amb el Premi Nobel en 1913 per la seva teoria de la coordinació (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).
Aquesta teoria de coordinació fa que els metalls de transició posseeixin dos tipus de valència: la primera valència, determinada pel nombre d'oxidació de l'metall i l'altra valència anomenada nombre de coordinació.
El nombre d'oxidació diu quants enllaços covalents es poden formar en el metall (exemple ferro (II) produeix LLEIG) i el nombre de coordinació diu quants enllaços de coordinació es pot formar en el complex (exemple ferro amb nombre de coordinació 4 produeix - i 2-) (Coordination Compounds, 2017).
En el cas de l'cobalt, aquest posseeix nombre de coordinació 6. És per això que en els experiments de Werner, a l'afegir el nitrat de plata, sempre s'obtenia la quantitat de clorur de plata que deixés a un cobalt hexacoordinado.
Els enllaços de coordinació d'aquest tipus de compost tenen la característica de ser acolorits.
De fet són els responsables de la coloració típica associada a un metall (ferro vermell, cobalt blau etc) i són importants per als assajos espectrofotomètrics d'absorció i emissió atòmica (Skodje, SF).
referències
- Atkins, PW (2017, gener 23). Chemical bonding. Recuperat de britannica.com.
- Clark, J. (2012, Setembre). CO-ORDINATE (DATIVE covalent) bonding. Recuperat de chemguide.co.uk.
- Coordinate covalent Bond. (SF). Recuperat de chemistry.tutorvista.
- Coordination Compounds. (2017, abril 20). Recuperat dechem.libretexts.org.
- Introduction to Coordination Chemistry. (2017, abril 20). Recuperat de chem.libretexts.org.
- Jack Halpern, GB (2014, gener 6). Coordinació compound. Recuperat de britannica.com.
- Schiller, M. (SF). Coordinate covalent Bonding. Recuperat de easychem.com.
- Skodje, K. (SF). Coordinate covalent Bond: Definition & Examples. Recuperat de study.com.