Eine Komplexverbindung besteht aus einem zentralen Metall-Kation, an das mehrere Anionen und/oder neutrale Moleküle gebunden sind (die Zahl der Moleküle/Ionen (= Liganden) um das Metall-Kation wird durch die Koordinationszahl angegeben). Für die Bindung zwischen Ligand und Metall-Kation gibt es (je nach Ausbildungsgrad) unterschiedliche Vorstellungen.
In einem einführenden Kapitel wurde die Nomenklatur von Komplexverbindungen vorgestellt. Kurz zur Wiederholung: Bei der Benennung einer Komplexverbindung wird zuerst das Kation und dann das Anion angegeben. Die Regeln, wie die einzelnen Bestandteile benannt werden, finden sich hier
Die chemische Bindung in Komplexen – die “koordinative Bindung”:
Zur “Beschreibung” der Bindung in Komplexen gibt es mehrere Modelle, die bekanntesten und gängigsten sind:
In Rahmen dieses Kapitels soll nur eine einfache Vorstellung der Bindung in Komplexen vorgestellt werden. Daher wird im Folgenden nur das Lewis-Modell vorgestellt:
Das Lewis-Modell (Modell im Schulunterricht) geht von einer Donor-Akzeptor-Wechselwirkung von zwei Stoffen aus. Dieses Modell kennt man Beispielsweise auch bei den “Lewis-Säuren und Lewis-Basen”. In diesem Modell stellt die Lewis-Base ein Elektronenpaar-Donator dar, das der Lewis-Base (ein Elektronenpaar-Akzeptor) ein freies Elektronenpaar zur Bindung zur Verfügung stellt.
Im Falle der Bindung in Komplexen ist die Lewis-Base der Ligand, der dem Metall-Kation (Lewis-Säure) ein freies Elektronenpaar zur Bindung zur Verfügung stellt. Diese Art von Bindung wird auch als “koordinative Bindung” bezeichnet. Diese Bindung entsteht daher nur, wenn ein Atom/Molekül eines freies Elektronenpaar besitzt und der andere Bindungspartner eine Elektronenlücke zeigt.
Zur Erinnerung. Im Gegensatz zur koordinativen Bindung kommt bei der kovalenten Bindung (Einzelbindung) jeweils ein Elektron von jedem Bindungspartner, woraus das Bindungs-Elektronenpaar “gebildet” wird. Für die koordinative Bindung hingegen kommen beide Elektronen von einem Bindungspartner.
In der Regel ordnen sich die Liganden so um das Zentralatom (Zentralion) an, dass die Liganden gleiche Abstände zueinander aufweisen. Dadurch erhalten Komplexe hoch-geometrische Körper (z.B. Tetraeder, Oktaeder). Die Zahl von Liganden (Koordinationszahl), die um das Zentralatom angeordnet werden können, hängt von der Elektronenkonfiguration des Zentralatoms ab. Ähnlich wie bei der Ionenbindung (Bildung eines Ionengitters) ist die Koordinationszahl unter anderem vom Radienverhältnis der Atome/Ionen abhängig.
Eine Komplexverbindung oder ein Komplex ist eine chemische Verbindung, die aus einem Zentralatom oder Zentralion und einer Reihe von um dieses Zentralatom gebundenen Liganden besteht.
Ein Ligand ist ein Molekül oder ein Ion, das an einen Zentralstoff (Zentralatom oder -ion) in einem Komplex gebunden ist.
Das zentrale Atom ist das Atom in einer Komplexverbindung, an das Liganden gebunden sind. Oftmals handelt es sich hierbei um Metallatome.
Die drei Arten von Liganden sind Anionen, Neutralmoleküle und Kationen.
In Komplexverbindungen kommen normalerweise Koordinationsbindungen vor, bei denen ein Ligand ein Elektronenpaar liefert und das zentrale Atom oder Ion dieses akzeptiert.
Die Koordinationszahl ist die Anzahl der Stellen an einem Zentralatom oder -ion in einer Komplexverbindung, an denen Liganden gebunden werden können.
Die Geometrie einer Komplexverbindung kann durch die Kombination der Koordinationszahl und der Art der Liganden, die an das Zentralatom gebunden sind, bestimmt werden.
Ein Chelatkomplex ist ein spezieller Typ von Komplexverbindung, bei dem ein mehrzähniger Ligand mehrere Bindungen zum gleichen Zentralatom oder -Ion bildet, wodurch ein Ring entsteht.
Der Chelat-Effekt ist das Phänomen, dass Chelatkomplexe stabiler sind als ihre entsprechenden Komplexe mit monodentaten Liganden. Dies ist auf die Entropieänderung zurückzuführen, die durch die Bildung des Chelatkomplexes verursacht wird.
Ein Beispiel für eine Komplexverbindung ist [Fe(CN)6]3-. Hier ist Fe das zentrale Atom und CN- der Ligand. Es hat eine oktaedrische Struktur mit einer Koordinationszahl von 6.