Geometri koordinasi

Geometri koordinasi adalah cara untuk menunjukkan bagaimana atom ditempatkan dalam suatu molekul. Molekul dapat diatur dengan cara berbeda. Konsep ini digunakan untuk menjelaskan stoikiometri dan isomerisme pada senyawa koordinasi.[1] Istilah geometri koordinasi digunakan dalam sejumlah bidang yang terkait dengan kimia dan fisika/kimia fasa padat.[2]

Molekul

Artikel utama: Geometri molekul

Geometri koordinasi dari sebuah molekul adalah pola geometri yang dibentuk oleh atom di sekitar atom pusat pada sebuah molekul secara tiga dimensi. Geometri molekul menentukan beberapa sifat zat termasuk reaktivitas, polaritas, wujud zat, warna, magnetisme dan aktivitas biologisnya.[3][4][5]

Geometri molekul air.

Kompleks koordinasi anorganik

Dalam bidang kompleks koordinasi anorganik, adalah pola geometris yang dibentuk oleh atom-atom dalam ligan yang terikat ke atom pusat dalam molekul atau kompleks koordinasi kompleks. Susunan geometris akan bervariasi sesuai dengan jumlah dan jenis ligan yang terikat pada pusat logam, dan preferensi koordinasi atom pusat, biasanya logam dalam kompleks koordinasi. Jumlah atom terikat, (yaitu jumlah ikatan-σ antara atom pusat dan ligan) disebut bilangan koordinasi.

Pola geometris dapat digambarkan sebagai polihedron di mana simpul dari polihedron adalah pusat atom yang berkoordinasi dalam ligan.[6]

Preferensi koordinasi logam sering bervariasi dengan keadaan oksidasinya. Jumlah ikatan koordinasi (bilangan koordinasi) dapat bervariasi dari dua hingga sebesar 20 seperti dalam Th(η5-C5H5)4.[7]

Bentuk molekul oktahedral.

Salah satu geometri koordinasi yang paling umum adalah oktahedral, di mana enam ligan dikoordinasikan dengan logam dalam distribusi simetris, mengarah pada pembentukan oktahedron apabila garis ditarik antara ligan-ligan tersebut. Geometri koordinasi umum lainnya adalah tetrahedral dan segiempat planar.

Teori medan kristal dapat digunakan untuk menjelaskan stabilitas relatif senyawa logam transisi dari geometri koordinasi yang berbeda, serta ada atau tidak adanya paramagnetisme, sedangkan teori VSEPR dapat digunakan untuk kompleks unsur golongan utama untuk memprediksi geometrinya.

Struktur kristal

Dalam sebuah struktur kristal, geometri koordinasi atom adalah pola geometri dari atom yang terkoordinasi di mana definisi dari koordinasi atom bergantung pada model ikatan yang digunakan.[6] Sebagai contoh, dalam struktur ionik garam batu setiap atom natrium memiliki enam ion klorida tetangga yang berdekatan dalam geometri oktahedral dan masing-masing klorida memiliki enam dekat ion natrium tetangga dalam geometri oktahedral. Dalam logam dengan struktur kubik berpusat badan (bcc), setiap atom memiliki delapan tetangga terdekat dalam geometri kubik. Dalam logam dengan struktur kubik berpusat muka (fcc), setiap atom memiliki dua belas tetangga terdekat dalam geometri kuboktahedral.

Tabel geometri koordinasi

Sebuah tabel geometri koordinasi yang ditemui ditunjukkan di bawah ini dengan contoh-contoh kemunculannya dalam kompleks yang ditemukan sebagai satuan diskrit dalam senyawa dan bidang koordinasi di sekitar atom dalam kristal (di mana tidak ada kompleks diskrit).

Bilangan koordinasi Geometri Contoh kompleks diskrit (berhingga) Contoh dalam kristal
2 linear Ag(CN)2− dalam KAg(CN)2[8] Ag dalam perak sianida,
Au dalam AuI [7]
3 trigonal planar HgI3−[7] O dalam struktur rutil TiO2[8]
4 tetrahedral CoCl42−[7] Zn dan S dalam seng sulfida, Si dalam silikon dioksida[8]
4 segiempat planar AgF4−[7] CuO[8]
5 trigonal bipiramidal SnCl5−[8]
5 segiempat piramidal InCl52− dalam (NEt4)2InCl5[7]
6 oktahedral Fe(H2O)62+[7] Na dan Cl dalam NaCl[8]
6 trigonal prismatik Mo(SCHCHS)3[8] As dalam NiAs, Mo dalam MoS2[8]
7 pentagonal bipiramidal ZrF73− dalam (NH4)3ZrF7[8] Pa dalam PaCl5
7 oktahedral bertudung muka [HoIII(PhCOCHCOPh)3(H2O)][9] La dalam A-La2O3
7 trigonal prismatik, muka segiempat bertudung-satu TaF72− dalam K2TaF7[8]
8 kubik Sesium klorida, kalsium fluorida
8 segiempat antiprismatik TaF83− dalam Na3TaF8[8]
Kompleks akua Zr(H2O)84+[10] 		Torium(IV) iodida[8]
8 dodekahedral
(catatan: sementara ini adalah istilah yang umum
digunakan, istilah yang benar adalah "bisdisfenoid"[8]
atau "disfenoid pendek" seperti polihedron ini adalah deltahedron) 		Mo(CN)84− dalam K4[Mo(CN)8].2H2O[8] Zr dalam K2ZrF6[8]
8 heksagonal bipiramidal N dalam Li3N[8]
8 oktahedral, trans-bertudung-dua Ni dalam nikel arsenida, NiAs; 6 As tetangga + 2 Ni tudung[11]
8 trigonal prismatik, muka triangular bertudung-tiga Ca dalam CaFe2O4[8]
8 trigonal prismatik, muka segiempat bertudung-dua PuBr3[8]
9 trigonal prismatik bertudung-tiga, (tiga muka segiempat tertudung) [ReH9]2− dalam kalium nonahidridorenat[7]
Kompleks akua Th(H2O)94+[10] 		SrCl2.6H2O, Th dalam RbTh3F13[8]
9 segiempat antiprismatik bertudung-satu [Th(tropolonat)4(H2O)][7] La dalam LaTe2[8]
10 segiempat antiprismatik bertudung-dua Th(C2O4)42−[7]
11 Th dalam [ThIV(NO3)4(H2O)3] (NO3− adalah bidentat) [7]
12 ikosahedron Th dalam ion Th(NO3)62− dalam Mg[Th(NO3)6].8H2O [8]
12 kuboktahedron ZrIV(η3−(BH4)4) atom dalam logam fcc misal Ca[8]
12 antikuboktahedron (triangular ortobikupola) atom dalam logam hcp misal Sc [8]
14 heksagonal antiprismatik bertudung-dua U(BH4)4[7]

Sejarah

Pada tahun 1893, Alfred Werner pertama kali mengusulkan struktur yang benar untuk senyawa koordinasi yang mengandung ion kompleks, di mana atom logam transisi pusat dikelilingi oleh ligan netral atau anionik.[12]

Misalnya, diketahui bahwa kobalt membentuk "kompleks" heksaminkobalt (III) klorida, dengan rumus CoCl3•6NH3, tetapi sifat dari asosiasi yang ditunjukkan oleh titik tersebut menjadi misteri. Werner mengusulkan struktur [Co(NH3)6]Cl3, dengan ion Co3+ dikelilingi oleh enam NH3 pada simpul dari segi delapan. Tiga Cl− dipisahkan sebagai ion bebas, yang dikonfirmasikan oleh Werner dengan mengukur konduktivitas dari senyawa tersebut dalam larutan berair, dan juga oleh analisis anion klorida menggunakan pengendapan dengan perak nitrat. Kemudian, analisis suseptibilitas magnetik juga digunakan untuk mengkonfirmasi proposal Werner untuk sifat kimia CoCl3•6NH3.[13]

  • cis-[Co(NH3)4 Cl2]+
    cis-[Co(NH3)4 Cl2]+
  • trans-[Co(NH3)4 Cl2]+
    trans-[Co(NH3)4 Cl2]+

Untuk kompleks dengan lebih dari satu jenis ligan, Werner berhasil menjelaskan jumlah isomer yang diamati. Misalnya, ia menjelaskan keberadaan dua isomer tetramin, "Co(NH3)4Cl3", satu hijau dan satu ungu. Werner mengusulkan bahwa senyawa ini adalah dua isomer geometris dengan rumus [Co(NH3)4Cl2]Cl, dengan satu ion Cl− terdisosiasi seperti yang dikonfirmasi oleh pengukuran konduktivitas. Atom Co dikelilingi oleh empat NH3 dan dua ligan Cl pada simpul oktahedron. Isomer hijau adalah "trans" dengan dua ligan Cl pada simpul yang berlawanan, dan ungu adalah "cis" dengan dua Cl pada simpul yang berdekatan.[14]

Werner juga menyiapkan kompleks dengan isomer optis, dan pada tahun 1914 ia melaporkan senyawa kiral sintetik pertama yang kekurangan karbon, yang dikenal sebagai heksol dengan rumus [Co(Co(NH3)4(OH)2)3]Br6.[15]

Penamaan senyawa anorganik

IUPAC telah memperkenalkan simbol polihedral sebagai bagian dari rekomendasi tata nama kimia anorganik IUPAC 2005 untuk menggambarkan geometri di sekitar atom dalam suatu senyawa.[16]

Sementara itu, International Union of Crystallography (IUCr) telah mengusulkan simbol yang ditampilkan sebagai superskrip dalam tanda kurung siku pada rumus kimia. Sebagai contoh, CaF2 dituliskan sebagai Ca[8cb]F2[4t], di mana [8cb] berarti koordinasi kubik dan [4t] berarti tetrahedral. Simbol yang setara pada tata nama IUPAC adalah CU−8 dan T−4 berturut-turut.[6]

Simbol IUPAC berlaku untuk kompleks dan molekul sedangkan proposal IUCr berlaku untuk padatan kristalin.

Lihat pula

Referensi

  1. ^ von Zelewsky, Alexander (1996). "Stereochemistry of Coordination Compounds". Inorganic Chemistry: A Textbook Series (dalam bahasa Inggris). 3. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. hlm. 1-5. ISBN 0-4719-5599-X. 
  2. ^ "Coordination geometry and bio-inspired ligands: useful concepts in homogeneous catalysis? A conceptual view". Journal of Molecular Catalysis A: Chemical (dalam bahasa Inggris). 224 (1–2): 11–16. 2004. doi:10.1016/j.molcata.2004.06.028. 
  3. ^ McMurry, John E. (1992), Organic Chemistry (edisi ke-3rd), Belmont: Wadsworth, ISBN 0-534-16218-5 
  4. ^ Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999), Advanced Inorganic Chemistry (edisi ke-6th), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5 
  5. ^ Alexandros Chremos; Jack F. Douglas (2015). "When does a branched polymer become a particle?". J. Chem. Phys. (dalam bahasa Inggris). 143: 111104. doi:10.1063/1.4931483. 
  6. ^ a b c J. Lima-de-Faria; E. Hellner; F. Liebau; E. Makovicky; E. Parthé (1990). "Report of the International Union of Crystallography Commission on Crystallographic Nomenclature Subcommittee on the Nomenclature of Inorganic Structure Types". Acta Crystallogr. A (dalam bahasa Inggris). 46: 1–11. doi:10.1107/S0108767389008834. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2012-06-13. Diakses tanggal 2018-07-19. 
  7. ^ a b c d e f g h i j k l Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w Wells A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-5). Oxford Science Publications. ISBN 0-19-855370-6. 
  9. ^ Zalkin A., Templeton D.H., Karraker D.G (1969). "Crystal and molecular structure of the heptacoordinate complex tris(diphenylpropanedionato)aquoholmium, Ho(PhCOCHCOPh)3.H2O". Inorganic Chemistry (dalam bahasa Inggris). 8 (12): 2680 – 2684. doi:10.1021/ic50082a029. 
  10. ^ a b Persson, Ingmar (2010). "Hydrated metal ions in aqueous solution: How regular are their structures?". Pure and Applied Chemistry (dalam bahasa Inggris). 82 (10): 1901–1917. doi:10.1351/PAC-CON-09-10-22. ISSN 0033-4545. 
  11. ^ David G. Pettifor (1995). Bonding and Structure of Molecules and Solids (dalam bahasa Inggris). Oxford University Press. ISBN 0-19-851786-6. 
  12. ^ Kristin Bowman-James (2005). "Alfred Werner Revisited: The Coordination Chemistry of Anions". Acc. Chem. Res. (dalam bahasa Inggris). 38 (8): 671–678. doi:10.1021/ar040071t. PMID 16104690. 
  13. ^ Ernst, K. , Wild, F. R., Blacque, O. & Berke, H. (2011). "Alfred Werner's Coordination Chemistry: New Insights from Old Samples". Angew. Chem. Int. Ed. (dalam bahasa Inggris). 50: 10780–10787. doi:10.1002/anie.201104477. 
  14. ^ A. Werner (1893). "Beitrag zur Konstitution anorganischerVerbindungen". Z. Anorg. Chem. (dalam bahasa Jerman). 3: 267–330. 
  15. ^ (a) A. Werner & T. P. McCutcheon (1912). "Zur Kenntnis des asymmetrischen Kobaltatoms. VII". Ber. Dtsch. Chem. Ges. (dalam bahasa Jerman). 45: 3281–3287. 
    (b) A. Werner & I. Bosshart (1914). "Zur Kenntnis desasymmetrischen Kobaltatoms. XI. ÜberOxalatodiäthylendiamin-kobaltisalze und eine neueSpaltungsmethode für racemische anorganischeVerbindungen". Ber. Dtsch. Chem. Ges. (dalam bahasa Jerman). 47: 2171–2182. 
  16. ^ N. G. Connelly; et al. (ed.). "NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY IUPAC Recommendations 2005" (dalam bahasa Inggris). RSC Publishing. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2017-09-02. Diakses tanggal 12 Mei 2016. 

Bacaan lebih lanjut

  • Venkataraman, D.; Du, Y; Wilson, S. R.; Hirsch, K. A.; Zhang, P; Moore, J. S. (1997). "A Coordination Geometry Table of the d-Block Elements and Their Ions". J. Chem. Educ. (dalam bahasa Inggris). 74 (8): 915. doi:10.1021/ed074p915. 
  • Arnaiz, F. J. (1999). "A Coordination Geometry Table". J. Chem. Educ. (dalam bahasa Inggris). 76 (1): 28. doi:10.1021/ed076p28.1. 
Kembali kehalaman sebelumnya