Kompleksi (kemia)

Kompleksiyhdisteillä (myös koordinaatiokompleksi) tarkoitetaan molekyylejä, jotka ovat muodostuneita keskusatomista tai -ionista ja sitä ympäröivistä ioneista, molekyyleistä tai atomeista.

Yksinkertainen kompleksiyhdiste diammiinihopea(I)-ioni, jossa keskusatomia eli positiivisesti varautunutta hopeaionia ympäröi kaksi ammoniakkiligandia.

Tyypillisessä kompleksiyhdisteen rakenteessa keskusatomina toimii positiivisesti varautunut siirtymämetalleihin kuuluva metalli-ioni, johon on liittynyt koordinaatiosidoksella ligandeja. Riippuen keskusatomin koosta ja varauksesta ligandeja saattaa olla 1–12.

Kompleksiyhdisteen nimeäminen

Kompleksiyhdisteen nimessä ilmoitetaan ensin ligandit niiden aakkosjärjestyksen mukaisessa järjestyksessä. Ligandin määrä ilmoitetaan etuliitteellä di-, tri-, tetra- ja niin edelleen. Jos ligandina on moniatominen ryhmä, liitteenä käytetään liitteitä bis-, tris-, tetrakis- ja niin edelleen. Tämän jälkeen ilmoitetaan keskusatomi ja suluissa keskusatomin hapetusluku. Jos kompleksi on anioni, saa keskusatomin nimi -aatti-päätteen. Joissain tapauksissa (Fe, Cu, Ag, Au, Hg, Sn, Pb) -aatti-pääte lisätään alkuaineen latinankieliseen nimeen; esimerkiksi kullan tapauksessa yhdiste on auraatti ja hopean tapauksessa argentaatti.

Ligandien nimiä

Anioninen ligandi	Nimi	Neutraali ligandi	Nimi
Cl-	Kloro	H2O	Akva
Br-	Bromo	NH3	Ammiini
OH-	Hydrokso	NO	Nitrosyyli
CN-	Syano	CO	Karbonyyli
N3-	Nitrido	H2NCH2CH2NH2	Etyleenidiamiini
N3-	Atsido
NO2-	Nitro
NO3-	Nitraatto
SO32-	Sulfiitto
SO42-	Sulfaatto
S2O32-	Tiosulfaatto
OCN-	Syanaatto
NCO-	Isosyanaatto
SCN-	Tiosyanaatto
NCS-	Isotiosyanaatto
CH3COO-	Asetaatto
(COO)22-	Oksalaatto

Isomeria

Kompleksiyhdisteillä on usein monta erilaista stereo- ja rakenneisomeeriä. Eri isomeerit voivat erota toisistaan esimerkiksi silmin nähtävän värin perusteella.

Esimerkiksi propellimaiset yhdisteet ilmentävät aksiaalista kiraalisuutta (P,M- eli Δ,Λ-stereoisomeriaa).

cis, trans, fac, mer -stereoisomeria

Alla kuvissa esimerkkejä yhdestä stereoisomerian muodosta, cis, trans, fac, mer -stereoisomeriasta, jossa kloori (vihreä) määrää sijaintiensa perusteella oktaedrisen kompleksin etuliitteen. Ryhmiä tässä isomerian muodossa tulee olla kaksi erilaista ja näiden tulee sijoittua kuten kuvissa alla. fac on lyhenne sanasta fasiaalinen (engl. facial) ja mer meridionaalinen (engl. meridional).

• 
  cis-[CoCl₂(NH₃)₄]
• 
  trans-[CoCl₂(NH₃)₄]
• 
  fac-[CoCl₃(NH₃)₃]
• 
  mer-[CoCl₃(NH₃)₃]

Tasoneliömäisissä yhdisteissä, joissa ryhmiä on kaksi, isomeerit voivat olla cis tai trans kuten alla olevissa kuvissa, joissa on esitetty sisplatiini ja transplatiini.

Metallien akvaionit

Kompleksiyhdistettä, jossa metalli-ioniin on sitoutunut ligandina yksi tai useampi vesimolekyyli, sanotaan metallin akvaioniksi. Sellaisia esiintyy varsinkin suolojen vesiliuoksissa, mutta monissa aineissa silloinkin, kun ne ovat kiteisessä muodossa, jolloin kyseessä on kidevesi.

Metallien akvaionit ovat heikkoja happoja eli niissä oleva vesiligandi voi liuoksessa luovuttaa protonin. Jos metalli-ionille, jonka varaus on n ja vesiligandien lukumäärä m, käytetään merkintää Me(H₂O)_mⁿ , tapahtuu reaktio seuraavasti:

[Me(H₂O)_m]ⁿ H₂O $\rightleftharpoons$ [MeOH(H₂O)_m−1]⁽ⁿ⁻¹⁾ⁿ H₃O

Tämä reaktio tapahtuu sitä herkemmin, mitä lujemmin metalli-ioni voi sitoa veden hapen elektroneja. Esimerkiksi raudan akvaionin Fe(H₂O)₆³ happovakio on pK_a = 3,1, joten se on heikompi happo kuin fosforihappo, mutta vahvempi kuin esimerkiksi etikkahappo. Toisaalta sinkin akvaionin Zn(H₂O)₆² happovakio on pK_a = 0,7, joten se on varsin vahva happo.

Katso myös

• Jahnin–Tellerin ilmiö
• Organometalliyhdisteet