science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe een coördinatienummer te berekenen

In vaste materie vormen atomen en moleculen verschillende geometrische structuren, afhankelijk van de manier waarop ze worden gecombineerd. In elke structuur deelt een centraal atoom elektronen met andere atomen of ionische moleculen, en de vorm van de structuur is afhankelijk van hoe de elektronen worden gedeeld. Het coördinatiegetal voor het centrale atoom is een indicator van hoeveel atomen of moleculen er bindingen mee vormen, en dat is een bepalende factor voor de moleculaire vorm en uiteindelijk de eigenschappen van de vaste stof. Voor covalent gebonden moleculen en overgangsmetaalcomplexen leiden chemici het coördinatiegetal af van de chemische formule. Ze berekenen het coördinatiegetal voor metaalachtige vaste stoffen door de roosterstructuur te onderzoeken.

Covalent gebonden moleculen

In een covalent gebonden molecuul bepalen chemici het coördinatiegetal van het centrale atoom door het aantal gelijmde atomen. In het methaanmolecuul is bijvoorbeeld het centrale koolstofatoom gebonden aan vier waterstofatomen, dus het coördinatiegetal is 4. Dit aantal kan gemakkelijk worden bepaald uit de chemische formule voor methaan: CH 4.

Dezelfde relatie geldt voor ionische verbindingen. Het coördinatiegetal van het koolstoftrioxidemolecuul (CO 3) 2- is bijvoorbeeld 3, en de lading van het ion is -2.

Transition Metal Complexes

Transitiemetalen, die de kolommen 3 tot en met 12 van het periodiek systeem innemen, vormen complexen met groepen van atomen die liganden worden genoemd. De coördinatie van het overgangsmetaal wordt weer gegeven door het aantal atomen waarmee het centrale atoom is verbonden. Bijvoorbeeld, het coördinatiegetal van de ionische verbinding CoCl 2 (NH 3) 4 + is 6, omdat het centrale kobaltatoom bindt met twee chlooratomen en vier stikstofatomen. In FeN 4 2+ is het coördinatiegetal 4 omdat dat het aantal bindingen is dat wordt gevormd door het centrale ijzeratoom, hoewel de stikstofatomen een roostercomplex vormen door zich met elkaar te binden.

Metaal vaste lichamen

In metalen vaste stoffen is er geen duidelijke binding tussen paren van atomen, dus chemici bepalen de coördinatie van de structuur door een enkel atoom te kiezen en het aantal atomen direct daar omheen te tellen. Een atoom dat deel uitmaakt van een lagenstructuur, kan bijvoorbeeld drie atomen eronder hebben, drie erboven en zes er omheen in dezelfde laag. Het coördinatiegetal voor dat atoom is 12.

De atomen in een vast kristal vormen zich vaak in geometrische structuren die cellen worden genoemd en deze cellen herhalen zich oneindig om de kristalstructuur te creëren. Het ontcijferen van de vorm van de cel maakt het mogelijk om het coördinatiegetal te berekenen, dat hetzelfde is voor elk atoom in de structuur. Een kubische structuur heeft bijvoorbeeld één atoom in het midden, omringd door één op elke hoek, voor een totaal van acht, dus het coördinatiegetal is 8.

Ionische vaste stoffen

Natriumchloride (NaCl ) is een voorbeeld van een ionische vaste stof, die wordt gevormd door een kation (Na +) en een anion (Cl -). In een ionisch metaal is het coördinatiegetal van het kation gelijk aan het aantal anionen in de nabijheid ervan. NaCl is een kubische structuur en elk natriumkation is omgeven door vier chloorionen op hetzelfde vlak, evenals één onder en één daarboven, dus het coördinatiegetal is 6. Om dezelfde reden is de coördinatie van elk chlooranion ook 6.