Die chemische Bindung in Komplexverbindungen

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.

Komplexverbindungen

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:

  • Lewis-Modell (Koordinative Bindung): freies Elektronenpaar des Liganden dient zur Bindungsbildung
  • VB-Modell: Ligandenorbitale des Liganden überlappen mit unbesetzten Hybrid-Orbitalen des Zentralatoms
  • Kristallfeld-Modell: Die reinen elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den Liganden und dem Zentralatom dienen zur Bindungsbildung
  • Ligandenfeld-Modell:

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.

Koordinationszahl bei Komplexen

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.