Skip to main content
Global

19.3: Kemia ya Uratibu wa Vyuma vya Mpito

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    188097

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Andika orodha ya sifa za kufafanua misombo ya uratibu
    • Eleza miundo ya complexes iliyo na monodentate na ligands polydentate
    • Tumia sheria za kawaida za majina ili kutaja misombo ya uratibu
    • Eleza na kutoa mifano ya isomerism ya kijiometri na macho
    • Kutambua matukio kadhaa ya asili na teknolojia ya misombo ya uratibu

    Hemoglobin katika damu yako, chlorophyll katika mimea ya kijani, vitamini B-12, na kichocheo kinachotumiwa katika utengenezaji wa polyethilini vyote vyenye misombo ya uratibu. Ions ya metali, hasa metali ya mpito, ni uwezekano wa kuunda tata. Wengi wa misombo hii ni rangi sana (Kielelezo 19.12). Katika salio la sura hii, tutazingatia muundo na ushirikiano wa misombo hii ya ajabu.

    Takwimu hii inaonyesha vyombo sita. Kila mmoja amejazwa na kioevu tofauti cha rangi. Ya kwanza inaonekana kuwa wazi; ya pili inaonekana kuwa ya rangi ya zambarau; ya tatu inaonekana kuwa nyekundu; ya nne inaonekana kuwa ya teal; ya tano inaonekana kuwa bluu; na ya sita pia inaonekana kuwa wazi.
    Kielelezo 19.12 Ions za chuma ambazo zina sehemu iliyojaa d subshell kawaida huunda ions tata za rangi; ions na tupu d subshell (d 0) au kwa kujazwa d subshells (d 10) kawaida huunda complexes isiyo na rangi. Takwimu hii inaonyesha, kutoka kushoto kwenda kulia, ufumbuzi ulio na [M (H 2 O) 6] n+ ions na M = Sc 3+ (d 0), Cr 3+ (d 3), Co 2+ (d 7), Ni 2+ (d 8), Cu 2+ (d 9), na Zn 2+ (d 10). (mikopo: Sahar Atwa)

    Kumbuka kwamba katika misombo kuu ya kipengele cha kikundi, elektroni za valence za atomi zilizotengwa huchanganya kuunda vifungo vya kemikali vinavyotimiza utawala wa octet. Kwa mfano, elektroni nne za valence za kaboni huingiliana na elektroni kutoka atomi nne za hidrojeni kuunda CH 4. Electron moja ya valence inacha sodiamu na inaongeza elektroni saba za valence za klorini ili kuunda kitengo cha formula ya ionic NaCl (Kielelezo 19.13). Transition metali si kawaida dhamana katika mtindo huu. Wao kimsingi huunda kuunganisha vifungo vya covalent, aina ya mwingiliano wa asidi-msingi wa Lewis ambapo elektroni zote mbili katika dhamana zinachangiwa na wafadhili (Lewis msingi) kwa kukubali elektroni (Lewis acid). Asidi ya Lewis katika complexes ya uratibu, mara nyingi huitwa ioni ya kati ya chuma (au atomi), mara nyingi ni chuma cha mpito au chuma cha mpito cha ndani, ingawa vipengele vikuu vya kikundi vinaweza pia kuunda misombo ya uratibu. Wafadhili wa msingi wa Lewis, wanaoitwa ligandi, wanaweza kuwa aina mbalimbali za kemikali-atomi, molekuli, au ioni. Mahitaji pekee ni kwamba wana jozi moja au zaidi ya elektroni, ambayo inaweza kuchangia kwa chuma cha kati. Mara nyingi, hii inahusisha atomi ya wafadhili na jozi moja ya elektroni ambayo inaweza kuunda dhamana ya kuratibu kwa chuma.

    Mifano tatu za elektroni za dot zinaonyeshwa. Kwa upande wa kushoto, atomi ya kati ya C inavyoonyeshwa na atomi za H zilizounganishwa hapo juu, chini, upande wa kushoto, na kulia. Kati ya atomu C na kila atomi H ni dots mbili za elektroni, moja nyekundu, na moja nyeusi, karibu na kila mmoja kwa jozi kati ya atomi. Muundo wa pili kwa haki unaonyesha N superscript pamoja na ishara ikifuatiwa na C l atomi katika mabano. Hii C l atomi ina jozi ya dots elektroni juu, chini, kushoto, na kulia ya ishara elementi. Nukta moja ya elektroni upande wa kushoto wa ishara inavyoonekana katika nyekundu. Wengine wote ni mweusi. Nje ya mabano kwa haki, ishara hasi inaonekana kama superscript. Muundo wa tatu upande wa kulia wa mbali una atomi ya kati ya S c. Atomi hii imezungukwa na jozi sita za dots za elektroni zilizowekwa sawasawa. Jozi hizi za dots zimewekwa kati ya atomi ya S c na kila moja ya atomi O kutoka molekuli sita H subscript 2 O. Mfumo huu wote ni ndani ya mabano kwa haki ambayo ni superscript 3 pamoja.
    Kielelezo 19.13 (a) vifungo Covalent kuhusisha kugawana elektroni, na vifungo ionic kuhusisha uhamisho wa elektroni kuhusishwa na kila atomi bonding, kama unahitajika kwa elektroni rangi. (b) Hata hivyo, kuratibu vifungo covalent kuhusisha elektroni kutoka msingi Lewis kuwa walichangia kwa kituo cha chuma. Jozi pekee kutoka molekuli sita za maji huunda vifungo kwa ioni ya scandium ili kuunda tata ya octahedral. (Tu jozi walichangia ni umeonyesha.)

    Tufe la uratibu lina ioni ya kati ya chuma au atomu pamoja na ligandi zake zilizounganishwa. Mabako katika formula hufunga nyanja ya uratibu; aina nje ya mabano si sehemu ya nyanja ya uratibu. Nambari ya uratibu wa ioni ya kati ya metali au atomi ni idadi ya atomi za wafadhili zilizounganishwa nayo. Nambari ya uratibu wa ion ya fedha katika [Ag (NH 3) 2] + ni mbili (Kielelezo 19.14). Kwa ioni ya shaba (II) katika [[CuCl 4] 2-, namba ya uratibu ni nne, ambapo kwa ioni ya cobalt (II) katika [Co (H 2 O) 6] 2+ namba ya uratibu ni sita. Kila moja ya ligandi hizi ni monodentati, kutoka Kigiriki kwa “toothed moja,” maana yake ni kwamba zinaungana na chuma cha kati kupitia atomi moja tu. Katika kesi hii, idadi ya ligands na namba ya uratibu ni sawa.

    Miundo mitatu imeonyeshwa. Katika, kati A g atomi ina N atomi Bonded kwa kushoto na kulia kama unahitajika kwa makundi line. Atomi tatu za H zinaunganishwa sawa na kila atomu N zinazotembea nje na juu, nje upande, na nje na chini ya kila atomu N. Mfumo huo umefungwa katika mabano na ishara ya superscript pamoja na haki ya mabano. Katika b, atomi ya C u iko katikati ya muundo. Makundi ya mstari yanaonyesha vifungo kwa atomi mbili za C l, moja juu na nyingine chini na upande wa kushoto wa atomi kuu. Kwa upande wa kulia, kabari iliyopigwa, nyembamba kuelekea chembe ya C u na kupanua kuelekea chembe ya C l, inavyoonekana upande wa kulia wa atomi ya kati ya C u. Kabari imara ni sawa kuelekezwa kuelekea C l atomi chini na haki kidogo ya kati C u atomi. Mfumo huu umefungwa katika mabano na ishara ya superscript 2 hasi iliyopo kwa haki ya mabano. Katika c, muundo unaonyeshwa kwa kati ya C o atomi. Kutoka C o atomi, makundi ya mstari yanaonyesha vifungo kwa H subscript 2 O molekuli juu na chini ya muundo. Juu na kwa wote wa kulia na wa kushoto, wedges zilizopigwa zinaonyesha vifungo kwa H mbili subscript 2 O molekuli. Vile vile, wedges imara chini ya kulia na kushoto zinaonyesha vifungo kwa H mbili zaidi subscript 2 O molekuli. Kila dhamana katika muundo huu inaelekezwa kuelekea atomi O katika kila H subscript 2 O muundo. Mfumo huu umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni ishara ya superscript 2 pamoja.
    Kielelezo 19.14 complexes (a) [Ag (NH 3) 2] +, (b) [Cu (Cl) 4] 2 -, na (c) [Co (H 2 O) 6] 2+ wana idadi ya uratibu wa mbili, nne, na sita, kwa mtiririko huo. Jiometri ya complexes hizi ni sawa na tumeona na nadharia ya VSEPR kwa vipengele vikuu vya kikundi: linear, tetrahedral, na octahedral.

    Ligands nyingine nyingi kuratibu na chuma katika mtindo ngumu zaidi. Ligandi za bidentate ni zile ambazo atomi mbili zinashirikiana na kituo cha chuma. Kwa mfano, ethylenediamine (en, H 2 NCH 2 CH 2 NH 2) ina atomi mbili za nitrojeni, ambayo kila mmoja ina jozi moja na inaweza kutumika kama msingi wa Lewis (Kielelezo 19.15). Atomi zote mbili zinaweza kuratibu na kituo kimoja cha chuma. Katika tata [Co (en) 3] 3+, kuna bidentate tatu sw ligands, na namba ya uratibu wa ioni ya cobalt (III) ni sita. Nambari za uratibu za kawaida ni mbili, nne, na sita, lakini mifano ya namba zote za uratibu kutoka 1 hadi 15 zinajulikana.

    Miundo miwili imeonyeshwa. Katika, H subscript 2 N inaonekana mwisho wa kushoto wa muundo. Sehemu ya mstari mfupi inaenea juu na kulia kutoka kwa atomi ya N hadi atomi ya C katika kundi la C H subscript 2. Sehemu ya mstari mfupi inaenea chini na kulia kwa atomi nyingine C katika C H subscript 2 kundi. Sehemu ya mwisho ya mstari mfupi inatoka kwenye kikundi hiki cha C H kilichojisajili 2 hadi na kulia kwa chembe ya N ya kundi la N H linalojisajili la 2. Kila atomu N katika muundo ina jozi ya dots elektroni juu yake. Katika b, kati C o atomi ina sita N H subscript makundi 2 masharti na vifungo moja. Vifungo hivi vinaonyeshwa kwa makundi ya mstari yanayotembea hapo juu na chini, wedges zilizopigwa kupanua juu na kushoto na kulia, na wedges imara kupanua chini na kushoto na kulia. Vifungo kwa vikundi hivi vyote vinaelekezwa kuelekea atomi za N. Makundi ya N H subscript 2 ni kila kushikamana na C atomi za C H subscript vikundi 2 kupanua nje kutoka kati C o atomi. Vikundi hivi vya C H viliunganishwa kwa jozi na vifungo vinavyoonyeshwa na makundi mafupi ya mstari, na kutengeneza pete 3 katika muundo. Mfumo huu wote umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni ishara ya superscript 3 pamoja.
    Kielelezo 19.15 (a) ethylenediamine (en) ligand ina atomi mbili zilizo na jozi pekee ambazo zinaweza kuratibu kituo cha chuma. (b) Complex cobalt (III) [ mwenzi ( sw ) 3 ] 3+ [ mwenzi ( sw ) 3 ] 3+ ina tatu ya ligands hizi, kila kutengeneza vifungo viwili kwa ion cobalt.

    Ligand yoyote inayounganisha ioni ya kati ya chuma na atomi zaidi ya moja ya wafadhili ni ligand ya polidentati (au “meno mengi”) kwa sababu inaweza kuuma ndani ya kituo cha chuma na dhamana zaidi ya moja. Neno chelate (linalotamkwa “Key-marehemu”) kutoka Kigiriki kwa “claw” linatumika pia kuelezea aina hii ya mwingiliano. Ligandi nyingi za polidentati ni ligandi za chelating, na tata yenye moja au zaidi ya ligands hizi na chuma cha kati ni chelate. Ligand ya chelating pia inajulikana kama wakala wa chelating. Ligand ya chelating inashikilia ion ya chuma badala kama claw kaa ingekuwa kushikilia marumaru. Kielelezo 19.15 kilionyesha mfano mmoja wa chelate. Tata ya heme katika hemoglobin ni mfano mwingine muhimu (Kielelezo 19.16). Ina ligand ya polidentati yenye atomi nne za wafadhili zinazoratibu kwa chuma.

    Muundo unaonyeshwa kwa heme moja ya ligand. Katikati ya muundo huu ni atomi ya F e. Kutoka atomu hii, vifungo vinne vya moja vinenea juu na kulia na kushoto na chini na kulia na kushoto hadi atomi nne za N ambazo zinaonyeshwa katika nyekundu. Kila atomu ya N ni sehemu ya pete ya mwanachama 5 yenye atomi nne za C. Kila moja ya pete hizi ina dhamana mara mbili kati ya atomi C ambazo haziunganishi na atomi ya N. Atomi za C ambazo zimeunganishwa na atomi za N zinaunganishwa na atomi za C zinazotumika kama viungo kati ya pete za wanachama 5. dhamana ya C atomi clockwise kutoka pete 5 wanachama katika kila kesi ni dhamana mara mbili. dhamana kwa C atomi kinyume na pete 5 wanachama katika kila kesi ni dhamana moja. Kwa upande wa kushoto wa muundo, atomi mbili za C katika pete za wanachama 5 ambazo haziunganishwa na N zinaunganishwa na C H subscript vikundi 3. Kaboni nyingine katika pete hizi ambazo haziunganishi na atomi za N zinaunganishwa na vikundi hapo juu na chini. Juu ni C H kundi mara mbili Bonded kwa C H subscript 2 kundi. Chini ni C H subscript 2 kundi Bonded na mwingine C H subscript 2 kundi, ambayo ni Bonded kwa C O Subscript 2 H kundi. Kwenye upande wa kulia wa muundo, atomi za C katika pete za wanachama 5 ambazo haziunganishwa na atomi za N zinaunganishwa na miundo ya ziada. C atomi katika na haki katika pete 5-mwanachama katika haki ya juu ni Bonded kwa C H kundi ambayo ni kwa upande mara mbili Bonded kwa C H subscript 2 kundi. Vile vile, haki zaidi C atomi kutoka pete 5-wanachama katika haki ya chini ni Bonded kwa C H subscript 3 kundi. C atomi kutoka pete 5 wanachama si bonded na N atomi katika mkoa wa juu kulia wa muundo ni bonded kwa C H subscript 3 kundi hapo juu. Vile vile, C atomi juu ya pete 5-wanachama si Bonded kwa N atomi katika kanda ya chini ya haki ya muundo ni Bonded kwa C H subscript 2 kundi kwamba ni Bonded kwa mwingine C H subscript 2 kundi, ambayo ni Bonded kwa C O subscript 2 H kundi chini.
    Kielelezo 19.16 Heme moja ya ligand ina atomi nne za nitrojeni zinazoratibu na chuma katika hemoglobin ili kuunda chelate.

    Ligandi za polidentati wakati mwingine hutambuliwa na viambishi awali vinavyoonyesha idadi ya atomi za wafadhili katika ligand. Kama tulivyoona, ligandi zilizo na atomi moja ya wafadhili, kama vile NH 3, Cl - na H 2 O, ni ligandi za monodentate. Ligands zilizo na makundi mawili ya wafadhili ni ligandi za bidentate. Ethylenediamine, H 2 NCH 2 CH 2 NH 2, na anion ya glycine asidi,NH2CH2USHIRIKIANO2-NH2CH2USHIRIKIANO2-(Kielelezo 19.17) ni mifano ya ligands za bidentate. Ligandi za tridentate, ligandi za tetradentate, ligandi za pentadentate, na ligandi za hexadentate zina atomi tatu, nne, tano, na sita za wafadhili, kwa mtiririko huo. Ligand katika heme (Kielelezo 19.16) ni ligand ya tetradentate.

    Muundo unaonyeshwa. Katikati ya muundo huu ni atomi ya P t. Kutoka atomu hii, vifungo viwili vya moja vinapanua juu na kulia na chini na kushoto hadi atomi mbili za O ambazo zinaonyeshwa kwa rangi nyekundu. Vile vile, vifungo viwili vinapanua juu na kushoto na chini na kulia kwa atomi za N katika vikundi vya N H vilivyotumia vikundi 2. Atomi za N katika vikundi hivi ziko katika nyekundu. Atomi za N zimeunganishwa na makundi ya C H subscript 2, ambayo kwa upande wake yanaunganishwa na atomi za C. Hizi atomi C na mara mbili Bonded O atomi Bonded na oriented kuelekea nje ya muundo. Pia huunganishwa kwa wimbo na atomi za O katika muundo kutengeneza pete mbili zilizounganishwa na atomi ya kati ya P t.
    Kielelezo 19.17 Kila moja ya ligands anionic inavyoonekana inaona katika mtindo bidentate kwa platinum (II), na wote nitrojeni na oksijeni atomi kuratibu na chuma.

    Jina la Complexes

    Nomenclature ya complexes ni mfano baada ya mfumo uliopendekezwa na Alfred Werner, mwanakemia wa Uswisi na mshindi wa Nobel, ambaye kazi yake bora zaidi ya miaka 100 iliyopita iliweka msingi wa uelewa wazi wa misombo hii. Sheria tano zifuatazo zinatumiwa kutaja complexes:

    1. Ikiwa kiwanja cha uratibu ni ionic, jina la cation kwanza na pili ya anion, kwa mujibu wa jina la kawaida.
    2. Jina la ligands kwanza, ikifuatiwa na chuma cha kati. Jina la ligandi kialfabeti. Ligands mbaya (anions) zina majina yaliyoundwa kwa kuongeza - o kwa jina la shina la kikundi. Kwa mifano, angalia Jedwali 19.1. Kwa ligands nyingi za neutral, jina la molekuli hutumiwa. Tofauti nne za kawaida ni aqua (H 2 O), amine (NH 3), carbonyl (CO), na nitrosyl (NO). Kwa mfano, jina [Pt (NH 3) 2 Cl 4] kama diamminetetetrachloroplatinum (IV).
      Mifano ya Ligandi za Anioniki
      Ligand ya Anioniki Jina
      F - fluoro
      Cl - kloro
      Br - bromo
      Mimi - iodo
      CN - siano
      HAPANA3-HAPANA3- nitrato
      OH - haidrokso
      O 2— oxo
      C2O42-C2O42- oxalato
      USHIRIKIANO32-USHIRIKIANO32- kabonato
      Jedwali 19.1
    3. Ikiwa zaidi ya ligand moja ya aina fulani iko, namba inaonyeshwa na viambishi awali di - (kwa mbili), tri - (kwa tatu), tetra - (kwa nne), penta - (kwa tano), na hexa - (kwa sita). Wakati mwingine, prefixes bis - (kwa mbili), tris - (kwa tatu), na tetrakis - (kwa nne) hutumiwa wakati jina la ligand tayari linajumuisha di -, tri -, au tetra -, au wakati jina la ligand linaanza na irabu. Kwa mfano, ion bis (bipyridyl) osmium (II) inatumia bis- kuashiria kwamba kuna ligands mbili zilizounganishwa na Os, na kila ligand ya bipyridyl ina makundi mawili ya pyridine (C 5 H 4 N).

    Wakati tata ni ama cation au molekuli ya upande wowote, jina la atomi ya kati ya chuma huandikwa hasa kama jina la elementi na hufuatiwa na namba ya Kirumi katika mabano ili kuonyesha hali yake ya oxidation (Jedwali 19.2 na Jedwali 19.3). Wakati tata ni anion, suffix -ate imeongezwa kwenye shina la jina la chuma, ikifuatiwa na jina la Kirumi la hali yake ya oxidation (Jedwali 19.4). Wakati mwingine, jina la Kilatini la chuma hutumiwa wakati jina la Kiingereza ni clumsy. Kwa mfano, ferrate hutumiwa badala ya ironate, plumbate badala ya leadate, na stannate badala ya tinate. Hali ya oxidation ya chuma imedhamiriwa kulingana na mashtaka ya kila ligand na malipo ya jumla ya kiwanja cha uratibu. Kwa mfano, katika [Cr (H 2 O) 4 Cl 2] Br, nyanja ya uratibu (katika mabano) ina malipo ya 1+ ili kusawazisha ion ya bromidi. Ligandi za maji hazina upande wowote, na ligandi za kloridi ni anioni yenye malipo ya 1- kila mmoja. Kuamua hali ya oxidation ya chuma, tunaweka malipo ya jumla sawa na jumla ya ligands na chuma: +1 = -2 + x, hivyo hali ya oxidation (x) ni sawa na 3+.

    Mifano ambayo Complex Ni Cation
    [Co (NH 3) 6] Cl 3 hexaamminecobalt (III) kloridi
    [Pt (NH 3) 4 Cl 2] 2+ tetraamminedichloroplatinum (IV) ion
    [Ag (NH 3) 2] + alamini-fedha (I) ioni
    [Cr (H 2 O) 4 Cl 2] Cl tetraaquadichlorochromium (III) kloridi
    [Co (H 2 NCH 2 CH 2 NH 2) 3] 2 (SO 4) 3 tris (ethylenediamine) cobalt (III) sulfate
    Jedwali 19.2
    Mifano ambayo Complex Je, ni Neutral
    [Pt (NH 3) 2 Cl 4] almasi tetrachloroplatinum (IV)
    [Ni (H 2 NCH 2 CH 2 NH 2) Cl 2] dichlorobis (ethylenediamine) nickel (II)
    Jedwali 19.3
    Mifano ambayo Complex Ni Anion
    [PtCl 6] 2- hexachloroplatinate (IV) ion
    Na 2 [SnCl 6] hexachlorostannate ya sodiamu (IV)
    Jedwali 19.4

    Unganisha na Kujifunza

    Je, unafikiri unaelewa kumtaja complexes uratibu? Unaweza kuangalia juu ya mifano zaidi na kujijaribu na maswali ya mtandaoni kwenye tovuti ya Chuo Kikuu cha Sydney.

    Mfano 19.4

    Uratibu Hesabu na Oxidation States

    Kuamua jina la complexes zifuatazo na kutoa idadi ya uratibu wa atomi ya kati ya chuma.

    (a) Na 2 [ptCl 6]

    (b) K 3 [Fe (C 2 O 4) 3]

    (c) [Co (NH 3) 5 Cl] Cl 2

    Suluhisho

    (a) Kuna ioni mbili za Na +, hivyo nyanja ya uratibu ina chaji mbili hasi: [PtCl 6] 2-. Kuna sita ligands ya kloridi ya anionic, hivyo -1 = -6 + x, na hali ya oxidation ya platinamu ni 4+. Jina la tata ni hexachloroplatinate ya sodiamu (IV), na namba ya uratibu ni sita. (b) nyanja ya uratibu ina chaji ya 3- (kulingana na potasiamu) na ligandi za oxalate kila mmoja zina chaji ya 2-, hivyo hali ya oksidi ya chuma inatolewa kwa -3 = -6 + x, na hii ni tata ya chuma (III). Jina ni trisoxalatoferrate ya potasiamu (III) (kumbuka kuwa tris hutumiwa badala ya tri kwa sababu jina la ligand linaanza na irabu). Kwa sababu oxalate ni ligand ya bidentate, tata hii ina idadi ya uratibu wa sita. (c) Katika mfano huu, nyanja ya uratibu ina malipo ya cationic ya 2+. Ligand ya NH 3 haipatikani, lakini ligand ya chloro ina malipo ya 1-. Hali ya oxidation inapatikana kwa +2 = -1 + x na ni 3+, hivyo tata ni pentaamminechlorocobalt (III) kloridi na namba ya uratibu ni sita.

    Angalia Kujifunza Yako

    Dicyanoargenate tata ya potasiamu (I) hutumiwa kufanya misombo ya antiseptic. Kutoa formula na namba ya uratibu.

    Jibu:

    K [Ag (CN) 2]; uratibu namba mbili

    Miundo ya Complexes

    Kwa complexes ya chuma ya mpito, nambari ya uratibu huamua jiometri karibu na ioni ya kati ya chuma. Miundo ya kawaida ya complexes katika misombo ya uratibu ni mipango ya mraba, tetrahedral, na octahedral, sawa na idadi ya uratibu wa nne, nne, na sita, kwa mtiririko huo. Idadi ya uratibu zaidi ya sita ni ndogo sana na hutoa miundo mbalimbali (angalia Mchoro 19.18 na Jedwali 19.5):

    Takwimu hii ina michoro tatu katika nyeusi na nyeupe. Ya kwanza inaitwa, “Bipyramid ya Pentagonal.” Ina nyuso 10 za pembetatu za isosceles, tano juu, zimeunganishwa kwenye vertex, na kufanya hatua inayojitokeza juu juu ya takwimu, na tano chini, imejiunga kwenye vertex, na kufanya hatua inayojitokeza chini, chini ya takwimu. Ya pili ni lebo, “Square Antiprism.” Ina nyuso za gorofa za juu na za chini za mraba na pande zilizo na pembetatu 8 za equilateral. Pande zinabadilishana katika mwelekeo kati ya kuelezea na kuelezea chini. Mchoro wa tatu umeandikwa, “Dodecahedron.” Ina nyuso kumi na mbili za pembetatu za isosceles.
    Kielelezo 19.18 Hizi ni jiometri ya complexes fulani na idadi ya uratibu wa saba na nane.
    Uratibu Hesabu na Masi jiometri
    Idadi ya Uratibu Jiometri ya Masi Mfano
    2 ya mistari [Ag (NH 3) 2] +
    3 mpango wa trigonal [Cu (CN) 3] 2-
    4 tetrahedral (d 0 au d 10), chini oxidation inasema kwa M [Ni (CO 4)]
    4 planar mraba (d 8) [Ni (CN4)] 2
    5 bipyramidal ya trigonal [Col 5] 2
    5 mraba piramidi [VO (CN) 4] 2—2
    6 octahedral [Col 6] 3
    7 bipiramidi ya pentagonal [ZrF 7] 3—
    8 mraba antiprism [Ref 8] 2
    8 dodecahedron [Mo (CN) 8] 4
    9 na hapo juu miundo ngumu zaidi [Eh 9] 2
    Jedwali 19.5

    Tofauti na atomi za kikundi kikuu ambazo elektroni zote mbili za kuunganisha na zisizo za bonding zinaamua sura ya Masi, nonbonding d -elektroni hazibadili mpangilio wa ligands. Complexes ya Octahedral ina idadi ya uratibu wa sita, na atomi sita za wafadhili hupangwa kwenye pembe za octahedron karibu na ioni kuu ya chuma. Mifano ni inavyoonekana katika Kielelezo 19.19. Chloride na nitrati anions katika [Co (H 2 O) 6] Cl 2 na [Cr (en) 3] (NO 3) 3, na cations potassium katika K 2 [ptCl 6], ni nje ya mabano na si bonded kwa ion chuma.

    Miundo mitatu imeonyeshwa. Katika, muundo unaonyeshwa kwa kati ya C o atomi. Kutoka C o atomi, makundi ya mstari yanaonyesha vifungo kwa H subscript 2 O molekuli juu na chini ya muundo. Juu na kwa wote wa kulia na wa kushoto, wedges zilizopigwa zinaonyesha vifungo kwa H mbili subscript 2 O molekuli. Vile vile, wedges imara chini ya kulia na kushoto zinaonyesha vifungo kwa H mbili zaidi subscript 2 O molekuli. Kila dhamana katika muundo huu inaelekezwa kuelekea atomi O katika kila H subscript 2 O muundo. Mfumo huu umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni superscript 2 pamoja. Kufuatia hii kwa haki inaonekana 2 C l superscript hasi ishara. Katika b, kati C r atomi ina sita N H subscript 2 makundi masharti na vifungo moja. Vifungo hivi vinaonyeshwa kwa makundi ya mstari yanayotembea hapo juu na chini, wedges zilizopigwa kupanua juu na kushoto na kulia, na wedges imara kupanua chini na kushoto na kulia. Vifungo kwa vikundi hivi vyote vinaelekezwa kuelekea atomi za N. Makundi ya N H subscript 2 ni kila kushikamana na C atomi za C H subscript vikundi 2 kupanua nje kutoka kati C o atomi. Hizi C H subscript 2 makundi ni kushikamana katika jozi na vifungo unahitajika kwa makundi ya mstari mfupi. Mfumo huu wote umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni superscript 3 pamoja. Kufuatia haki ni 3 N O subscript 3 superscript hasi ishara. Katika c, 2 K superscript plus inafuatiwa na muundo katika mabano. Ndani ya mabano ni atomi ya P t ya kati. Kutoka kwa atomi ya P t, makundi ya mstari yanaonyesha vifungo kwa C l atomi juu na chini ya muundo. Juu na kwa wote wa kulia na wa kushoto, wedges zilizopigwa zinaonyesha vifungo kwa C l atomi. Vile vile, wedges imara chini ya kulia na kushoto zinaonyesha vifungo kwa atomi mbili za C l. Mfumo huu umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni ishara ya superscript 2 hasi.
    Kielelezo 19.19 Wengi complexes mpito chuma kupitisha jiometri octahedral, na atomi sita wafadhili kutengeneza pembe dhamana ya 90° kuhusu atomi kati na ligands karibu. Kumbuka kwamba ligands tu ndani ya nyanja ya uratibu huathiri jiometri karibu na kituo cha chuma.

    Kwa metali za mpito na namba ya uratibu wa nne, jiometri mbili tofauti zinawezekana: mpango wa tetrahedral au mraba. Tofauti na vipengele vikuu vya kikundi, ambapo jiometri hizi zinaweza kutabiri kutoka kwa nadharia ya VSEPR, majadiliano ya kina zaidi ya orbitals ya mpito ya chuma (kujadiliwa katika sehemu ya Theory ya Uwanja wa Crystal) inahitajika kutabiri ambayo complexes itakuwa tetrahedral na ambayo itakuwa mraba planar. Katika magumu ya tetrahedral kama vile [Zn (CN) 4] 2- (Kielelezo 19.20), kila jozi ya ligand huunda angle ya 109.5°. Katika complexes za planar za mraba, kama vile [Pt (NH 3) 2 Cl 2], kila ligandi ina ligandi nyingine mbili kwenye pembe 90° (inayoitwa nafasi za cis) na ligand moja ya ziada kwenye angle ya 180°, katika nafasi ya trans.

    Miundo miwili imeonyeshwa. Katika, ndani ya mabano, atomi ya kati ya Z n inaunganishwa na atomi 4 C katika utaratibu wa anga wa tetrahedral. Makundi ya mstari mfupi hutumiwa kuwakilisha dhamana inayoenea juu na chini na upande wa kushoto wa atomi ya Z n. Kabari iliyopigwa na kipeo kwenye atomi ya Z n na mwisho pana katika atomi ya C hutumiwa kuwakilisha dhamana chini na kulia ya atomi ya Z n. dhamana ya mwisho ni unahitajika kwa sawa kabari imara tena kuelekezwa chini na haki kidogo tu ya kituo cha chini Z n atomi. Makundi manne ya makundi matatu sambamba short line ni umeonyesha kuonyesha vifungo mara tatu kupanua kutoka kila chembe C kinyume dhamana na Z n kwa kuhusishwa N atomi. Nje ya mabano superscript ya 2 hasi inavyoonyeshwa. Katika b, katikati ya muundo huu ni atomi P t. Kutoka kwa atomi hii, dhamana moja inayowakilishwa na kabari iliyopigwa inatoka kwenye kipeo kwenye atomi ya P t juu na kulia kwa atomi ya N ya kundi la N H linalojumuisha 3. Vile vile, dhamana moja inayowakilishwa na kabari imara inatoka kwenye kipeo kwenye atomi ya P t chini na kulia kwa atomu ya N ya kundi la N H linalojumuisha 3. Mwingine dhamana moja kuwakilishwa na kabari dashed inaenea kutoka kipeo katika P t atomi juu na kushoto kwa C l atomi. Vile vile, dhamana moja inayowakilishwa na kabari imara inatoka kwenye kipeo kwenye atomi ya P t chini na kushoto hadi C l atomi.
    Kielelezo 19.20 Metali za mpito na idadi ya uratibu wa nne zinaweza kupitisha jiometri ya tetrahedral (a) kama ilivyo katika K 2 [Zn (CN) 4] au jiometri ya mraba (b) kama inavyoonekana katika [Pt (NH 3) 2 Cl 2].

    Isomerism katika Complexes

    Isoma ni aina tofauti za kemikali ambazo zina formula sawa ya kemikali. Mara nyingi magumu ya chuma ya mpito yanapo kama isoma za kijiometri, ambapo atomi hizo zinaunganishwa kupitia aina moja za vifungo lakini kwa tofauti katika mwelekeo wao angani. Complexes ya uratibu na ligands mbili tofauti katika nafasi za cis na trans kutoka ligand ya isomers fomu ya riba. Kwa mfano, octahedral [Co (NH 3) 4 Cl 2] + ion ina isoma mbili. Katika usanidi wa cis, ligands mbili za kloridi ziko karibu na kila mmoja (Mchoro 19.21). Isoma nyingine, Configuration trans, ina mbili ligands kloridi moja kwa moja katika kutoka kwa mtu mwingine.

    Miundo miwili imeonyeshwa. Ya kwanza inaitwa, “Violet, fomu ya cis.” Chini ya studio hii ndani ya mabano ni kati C o atomi. Kutoka kwa C o atomi, makundi ya mstari yanaonyesha vifungo kwa atomi ya C l hapo juu na atomi O ya H subscript 2 O kundi chini ya muundo. Juu na kwa wote kulia na kushoto, wedges dashed na kipeo yao katika C o atomi kupanua kama wao kuondoka kutoka atomi zinaonyesha vifungo na O atomi ya H subscript 2 O makundi. Vile vile, wedges imara chini ya kulia na kushoto zinaonyesha vifungo kwa atomi C l upande wa kulia na O atomi ya H subscript 2 O kundi upande wa kushoto. Mfumo huu umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni ishara ya superscript pamoja. Ya pili ni lebo, “Green, trans fomu.” Chini ya studio hii ndani ya mabano ni kati C o atomi. Kutoka kwa C o atomi, makundi ya mstari yanaonyesha vifungo kwa C l atomi juu na chini ya muundo. Juu na kwa wote wa kulia na wa kushoto, wedges zilizopigwa zinaonyesha vifungo na O atomi za H subscript 2 O vikundi. Vile vile, wedges imara chini ya kulia na kushoto zinaonyesha vifungo kwa O atomi za H subscript 2 O vikundi. Mfumo huu pia umefungwa katika mabano na ishara ya superscript pamoja na nje ya mabano kwa haki.
    Kielelezo 19.21 Isoma za cis na trans za [Co (H 2 O) 4 Cl 2] + zina ligands sawa zilizounganishwa na ion sawa ya chuma, lakini mpangilio wa anga husababisha misombo hii miwili kuwa mali tofauti sana.

    Isomers tofauti za kijiometri za dutu ni misombo tofauti ya kemikali. Wao huonyesha mali tofauti, ingawa wana formula sawa. Kwa mfano, isoma mbili za [Co (NH 3) 4 Cl 2] NO 3 hutofautiana na rangi; fomu ya cis ni violet, na fomu ya trans ni ya kijani. Zaidi ya hayo, isoma hizi zina wakati tofauti wa dipole, umumunyifu, na reactivities. Kama mfano wa jinsi mpangilio katika nafasi unaweza kuathiri mali Masi, fikiria polarity ya mbili [Co (NH 3) 4 Cl 2] NO 3 isomers. Kumbuka kwamba polarity ya molekuli au ion imedhamiriwa na dipoles ya dhamana (ambayo ni kutokana na tofauti katika electronegativity ya atomi bonding) na utaratibu wao katika nafasi. Katika isoma moja, ligands za kloridi za cis husababisha wiani zaidi wa elektroni upande mmoja wa molekuli kuliko nyingine, na kuifanya polar. Kwa isoma ya trans, kila ligand ni moja kwa moja hela kutoka ligand kufanana, hivyo dipoles dhamana kufuta nje, na molekuli ni nonpolar.

    Mfano 19.5

    Isoma za kijiometri

    Tambua isoma ya kijiometri ya [Pt (NH 3) 2 Cl 2] inavyoonekana kwenye Mchoro 19.20. Chora isoma nyingine ya kijiometri na upe jina lake kamili.

    Suluhisho

    Katika Mchoro 19.20, ligands mbili za klorini zinachukua nafasi za cis. Fomu nyingine inavyoonekana kwenye Mchoro 19.22. Wakati wa kutaja isomers maalum, descriptor imeorodheshwa mbele ya jina. Kwa hiyo, tata hii ni trans -diamminedichloroplatinum (II).
    Muundo unaonyeshwa kwa atomi ya kati ya P t. Kutoka kwa atomi hii, kabari iliyopigwa na vertex yake kwenye P t inaendelea juu na kushoto kuelekea atomi ya C l, ikionyesha dhamana, na kupanua inapoondoka. Mwingine kabari iliyopigwa na kipeo chake kwenye P t inaenea juu na kulia kuelekea atomi ya N H 3, ikionyesha dhamana, na kuongezeka kama inapoondoka. Vile vile, kabari imara chini na kushoto inaonyesha dhamana yenye atomi ya H 3 N na kabari nyingine imara chini na kulia inaonyesha dhamana na atomi ya C l.
    Kielelezo 19.22 isoma trans ya [Pt (NH 3) 2 Cl 2] ina kila ligand moja kwa moja hela kutoka ligand karibu.

    Angalia Kujifunza Yako

    Chora ion trans -diaqua- trans -dibromo- trans -dichlorocobalt (II).

    Jibu:

    Mfumo katika takwimu hii unaonyesha muundo ndani ya mabano. Katikati ya C o atomi inavyoonyeshwa kwa makundi ya mstari inayoonyesha vifungo kwa C l atomi juu na chini ya muundo. Juu na upande wa kushoto, kabari iliyopigwa na kipeo chake kwenye C o atomu inayoongezeka kama inatoka nje ya atomu inaonyesha dhamana na atomi O ya kundi la H subscript 2 O. pili dashed kabari inaonyesha dhamana na kati C o atomi na B r atomi juu na kulia. Vile vile, kabari imara chini na upande wa kushoto inaonyesha dhamana na atomi B r. Pili imara kabari chini na kulia inaonyesha dhamana na O atomi ya H subscript 2 O kundi. Mfumo huu umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni ishara ya superscript 2 hasi.

    Aina nyingine muhimu ya isoma ni isoma za macho, au enantiomers, ambazo vitu viwili ni picha halisi za kioo za kila mmoja lakini haziwezi kuunganishwa ili sehemu zote zifanane. Hii ina maana kwamba isomers macho ni nonsuperimposable kioo picha. Mfano wa kawaida wa hii ni jozi ya mikono, ambayo mkono wa kulia na wa kushoto ni picha za kioo za kila mmoja lakini haziwezi kuingizwa. Isoma za macho ni muhimu sana katika kikaboni na biokemia kwa sababu mifumo hai mara nyingi huingiza isoma moja maalum ya macho na sio nyingine. Tofauti na isoma za kijiometri, jozi za isoma za macho zina mali zinazofanana (kiwango cha kuchemsha, polarity, umumunyifu, nk). Isoma za macho hutofautiana tu kwa njia zinazoathiri mwanga uliotiwa na jinsi wanavyoitikia na isoma nyingine za macho. Kwa complexes uratibu, wengi uratibu misombo kama vile [M (en) 3] n+ [ambayo M n+ ni kati ya chuma ion kama vile chuma (III) au cobalt (II)] fomu enantiomers, kama inavyoonekana katika Kielelezo 19.23. Isoma hizi mbili zitachukua tofauti na isoma nyingine za macho. Kwa mfano, helisi za DNA ni isoma za macho, na fomu inayotokea katika asili (DNA ya kulia) itamfunga kwa isoma moja tu ya [M (en) 3] n+ na sio nyingine.

    Miundo miwili inaonyeshwa kwa sehemu ya mstari iliyopigwa kati yao. Muundo ulioachwa wa sehemu hii ya mstari una M ya kati inayowakilisha atomi ya chuma. Kwa atomi hii, vikundi sita vya N H vilijisajili vikundi 2 vinaunganishwa na vifungo moja. Vifungo hivi vinaonyeshwa kwa makundi ya mstari yanayotembea hapo juu na chini, wedges zilizopigwa kupanua juu na kushoto na kulia, na wedges imara kupanua chini na kushoto na kulia. Vifungo kwa vikundi hivi vyote vinaelekezwa kuelekea atomi za N. Makundi ya N H subscript 2 ni kila kushikamana na C atomi za C H subscript makundi 2 kupanua nje kutoka kati M atomi. Hizi C H subscript 2 makundi ni kushikamana katika jozi na vifungo unahitajika kwa makundi ya mstari mfupi. Mfumo huu una muonekano wa jumla wa maua yenye petals tatu, mbili ambazo ni sawa na mstari uliopigwa. Picha ya kioo ya muundo huu inaonekana upande wa kulia wa mstari uliopigwa, tena na mbili za “petals” equidistant kutoka mstari uliopigwa hadi kushoto kwake.
    Kielelezo 19.23 Tata [M (en) 3] n+ (M n+ = ion ya chuma, en = ethylenediamine) ina picha isiyo ya kawaida ya kioo.

    The [Co (en) 2 Cl 2] + ion inaonyesha isomerism ya kijiometri (cis/trans), na isoma yake ya cis ipo kama jozi ya isoma za macho (Kielelezo 19.24).

    Takwimu hii inajumuisha miundo mitatu. Ya kwanza mbili zimeandikwa “fomu ya cis (isomers za macho).” Miundo hii ni kufuatiwa na wima dashed line sehemu na haki ya ambayo inaonekana muundo wa tatu kwamba ni kinachoitwa “trans fomu.” Muundo wa kwanza unajumuisha kati ya C o atomi ambayo ina makundi manne ya N H subscript 2 na atomi mbili za C l zilizounganishwa na vifungo moja. Vifungo hivi vinaonyeshwa kwa makundi ya mstari yanayotembea hapo juu na chini, wedges zilizopigwa kupanua juu na kushoto na kulia, na wedges imara kupanua chini na kushoto na kulia. C l atomi zimefungwa juu na upande wa kushoto wa muundo. Vifungo vinne vilivyobaki vinatoka kati ya C o atomi hadi atomi za N za vikundi 2 vya N H. Makundi ya N H subscript 2 ni kila kushikamana na C atomi za C H subscript vikundi 2 kupanua nje kutoka kati C o atomi. Vikundi hivi vya C H viliunganishwa kwa jozi na vifungo vinavyoonyeshwa na makundi mafupi ya mstari, na kutengeneza pete mbili katika muundo. Mfumo huu wote umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni superscript plus. muundo wa pili, ambayo inaonekana kuwa kioo picha ya muundo wa kwanza, ni pamoja na kati C o atomi ambayo ina nne N H subscript 2 makundi na mbili C l atomi masharti na vifungo moja. Vifungo hivi vinaonyeshwa kwa makundi ya mstari yanayotembea hapo juu na chini, wedges zilizopigwa kupanua juu na kushoto na kulia, na wedges imara kupanua chini na kushoto na kulia. C l atomi zimefungwa juu na juu ya haki ya muundo. Vifungo vinne vilivyobaki vinatoka kati ya C o atomi hadi atomi za N za vikundi 2 vya N H. Makundi ya N H subscript 2 ni kila kushikamana na C atomi za C H subscript vikundi 2 kupanua nje kutoka kati C o atomi. Vikundi hivi vya C H viliunganishwa kwa jozi na vifungo vinavyoonyeshwa na makundi mafupi ya mstari, na kutengeneza pete mbili katika muundo. Mfumo huu wote umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni ishara ya superscript pamoja. Tatu, muundo trans ni pamoja na kati C o atomi ambayo ina nne N H subscript 2 makundi na mbili C l atomi masharti na vifungo moja. Vifungo hivi vinaonyeshwa kwa makundi ya mstari yanayotembea hapo juu na chini, wedges zilizopigwa kupanua juu na kushoto na kulia, na wedges imara kupanua chini na kushoto na kulia. C l atomi zimefungwa juu na chini ya muundo. Vifungo vinne vilivyobaki vinatoka kati ya C o atomi hadi atomi za N za vikundi 2 vya N H. Makundi ya N H subscript 2 ni kila kushikamana na C atomi za C H subscript vikundi 2 kupanua nje kutoka kati C o atomi. Vikundi hivi vya C H viliunganishwa kwa jozi na vifungo vinavyoonyeshwa na makundi mafupi ya mstari, na kutengeneza pete mbili katika muundo. Mfumo huu wote umefungwa katika mabano. Nje ya mabano kwa haki ni ishara ya superscript pamoja. Muundo huu wa mwisho una pete za atomi kwenye pande tofauti za muundo.
    Kielelezo 19.24 Tatu aina isomeric ya [Co (en) 2 Cl 2] + zipo. Isoma ya trans, iliyoundwa wakati klorini iko kwenye pembe ya 180°, ina mali tofauti sana na isoma za cis. Picha za kioo za isoma ya cis huunda jozi ya isoma za macho, ambazo zina tabia sawa isipokuwa wakati wa kukabiliana na enantiomers nyingine.

    Isoma za kuunganisha hutokea wakati kiwanja cha uratibu kina ligand inayoweza kumfunga kwenye kituo cha chuma cha mpito kupitia atomi mbili tofauti. Kwa mfano, ligand ya CN inaweza kumfunga kupitia atomu ya kaboni (cyano) au kupitia atomi ya nitrojeni (isocyano). Vilevile, SCN inaweza kufungwa kupitia atomu ya sulfuri au nitrojeni, ikitoa misombo miwili tofauti ([Co (NH 3) 5 SCN] 2+ au [Co (NH 3) 5 NCS] 2+).

    Isoma ya ionization (au isoma ya uratibu) hutokea wakati ligand moja ya anionic katika nyanja ya uratibu wa ndani inabadilishwa na ioni ya counter kutoka kwenye nyanja ya uratibu wa nje. Mfano rahisi wa isoma mbili za ionization ni [CoCl 6] [Br] na [CoCl 5 Br] [Cl].

    Complexes Uratibu katika Nature na Teknolojia

    Chlorophyll, rangi ya kijani katika mimea, ni ngumu ambayo ina magnesiamu (Mchoro 19.25). Huu ni mfano wa kipengele kikuu cha kikundi katika tata ya uratibu. Mimea huonekana kijani kwa sababu chlorophyll inachukua mwanga nyekundu na zambarau; nuru iliyojitokeza kwa hiyo inaonekana kijani. Nishati inayotokana na ngozi ya mwanga hutumiwa katika photosynthesis.

    Fomu za miundo zinaonyeshwa kwa molekuli mbili tata. Ya kwanza ina atomi ya kati ya M g, ambayo atomi za N zimefungwa juu, chini, kushoto, na kulia. Kila atomu ya N ni sehemu ya pete ya mwanachama 5 yenye atomi nne za C. Kila moja ya pete hizi ina dhamana mara mbili kati ya atomi C ambazo haziunganishi na atomi ya N. Atomi za C ambazo zimeunganishwa na atomi za N zinaunganishwa na atomi za C zinazotumika kama viungo kati ya pete za wanachama 5. dhamana ya C atomi clockwise kutoka pete 5 wanachama katika kila kesi ni dhamana mara mbili. dhamana kwa C atomi kinyume na pete 5 wanachama katika kila kesi ni dhamana moja. Kwa upande wa kushoto wa muundo, atomi mbili za C katika pete za wanachama 5 ambazo haziunganishwa na atomi za N zinaunganishwa na C H subscript vikundi 3. Kaboni nyingine katika pete hizi ambazo haziunganishi na atomi za N zinaunganishwa na vikundi hapo juu na chini. Makundi mbalimbali yameunganishwa nje ya mfumo huu unaohusiana wa pete, ikiwa ni pamoja na makundi manne ya C H subscript 3, C H subscript 2 C H subscript 2, C O O C subscript 20, H subscript 39 kundi, C H H subscript 2 kundi na dhamana mbili kati ya atomi C, matawi ya ziada ili kuunda kaboni ya wanachama tano pete ambayo O chembe ni mara mbili Bonded na C O C H subscript 3 kundi ni masharti. Muundo wa pili una atomi ya kati ya C u ambayo atomi nne za N zinazoshiriki katika pete za wanachama 5 na atomi za C zinaunganishwa. Tofauti na molekuli ya kwanza, pete hizi za wanachama 5 zinaunganishwa na atomi N kati yao, na dhamana mara mbili upande wa kukabiliana na mwendo wa saa na dhamana moja upande wa saa moja upande wa saa ya kila moja ya atomi nne za N zinazounganisha pete. Upande wa kila pete ya mwanachama 5 kinyume na atomi yake ya N, atomi nne za ziada za kaboni zimeunganishwa, na kutengeneza pete za kaboni za mwanachama 6 na vifungo viwili vya kubadilisha. vifungo mara mbili haipo kwenye vifungo kwamba ni pamoja na pete 5-wanachama.
    Kielelezo 19.25 (a) Chlorophyll inakuja katika aina mbalimbali, ambazo zote zina muundo sawa wa msingi karibu na kituo cha magnesiamu. (b) Copper phthalocyanine bluu, tata ya shaba ya shaba ya mraba, iko katika rangi za bluu.

    Kemia katika Maisha ya Kila siku

    Transition Chuma kichocheo

    Moja ya matumizi muhimu zaidi ya metali ya mpito ni kama vichocheo vya viwanda. Kama unakumbuka kutoka sura ya kinetics, kichocheo huongeza kiwango cha mmenyuko kwa kupunguza nishati ya uanzishaji na hurejeshwa katika mzunguko wa kichocheo. Zaidi ya 90% ya bidhaa zote za viwandani hufanywa kwa msaada wa kichocheo kimoja au zaidi. Uwezo wa kumfunga ligands na kubadili majimbo ya oxidation hufanya vichocheo vya chuma vya mpito vizuri kwa ajili ya maombi ya kichocheo. Oxydi ya vanadium hutumiwa kuzalisha tani 230,000,000 za asidi sulfuriki duniani kote kila mwaka, ambayo kwa upande wake hutumiwa kufanya kila kitu kutoka kwa mbolea hadi makopo kwa chakula. Plastiki hufanywa kwa msaada wa kichocheo cha chuma cha mpito, pamoja na sabuni, mbolea, rangi, na zaidi (angalia Mchoro 19.26). Madawa ngumu sana yanatengenezwa na kichocheo ambacho huchagua, kuitikia na dhamana moja maalum nje ya idadi kubwa ya uwezekano. Vichocheo huruhusu michakato kuwa zaidi ya kiuchumi na zaidi ya kirafiki. Kuendeleza vichocheo vipya na uelewa bora wa mifumo iliyopo ni maeneo muhimu ya utafiti wa sasa.

    Takwimu hii inajumuisha picha tatu. Katika, picha inaonyesha kuhifadhi shelving kujazwa na aina ya bidhaa ya sabuni ya kufulia. Katika b, picha inaonyesha uwezo wa rangi ya njano kuwa kuchochea. Katika c, mfuko wa mbolea huonyeshwa.
    Kielelezo 19.26 (a) Dawa, (b) rangi, na (c) mbolea zote zinafanywa kwa kutumia vichocheo vya chuma vya mpito. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na “Mheshimiwa Brian” /Flickr; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Ewen Roberts; mikopo c: mabadiliko ya kazi na “osseous” /Flickr)

    Picha ya Kemia

    Deanna D'Alessandro

    Dr. Deanna D'Alessandro anaendelea vifaa vipya vyenye chuma vinavyoonyesha mali ya kipekee ya umeme, macho, na magnetic. Utafiti wake unachanganya maeneo ya kemia ya msingi ya isokaboni na kimwili na uhandisi wa vifaa. Anafanya kazi katika miradi mingi tofauti ambayo hutegemea metali za mpito. Kwa mfano, aina moja ya kiwanja yeye ni kuendeleza captures kaboni dioksidi taka kutoka mitambo ya nguvu na kichocheo hubadilisha kuwa bidhaa muhimu (angalia Mchoro 19.27).

    Picha inavyoonyeshwa kwa kubadilisha fedha za kichocheo. Kwenye upande wa kushoto wa juu, mshale wa bluu unaoelekeza ndani ya bomba inayoingia kwenye chumba kikubwa, kilichopanuliwa kinaitwa, “Uzalishaji wa uchafu.” Mshale mdogo mweusi unaoelekeza upande wa chini wa kulia umewekwa kando ya upande wa kushoto wa kanda iliyopanuliwa. Mshale huu umeandikwa, “Oxyjeni ya ziada kutoka pampu ya hewa.” Picha inaonyesha kubadilisha fedha na uso wa juu umeondolewa, akionyesha mambo ya ndani nyekundu-kahawia. Sehemu ya kubadilisha fedha hufunga kwenye inlet ya uzalishaji wa uchafu inaonyesha vipengele vidogo, vya spherical katika safu ya mambo ya ndani. Safu hii imeandikwa, “Kichocheo cha kupunguza njia tatu.” Kanda ya kati inaonyesha karibu packed fimbo ndogo kahawia kwamba ni iliyokaa sambamba na uzalishaji chafu inlet bomba. mwisho karibu robo ya mambo ya ndani ya kubadilisha fedha kichocheo tena inaonyesha safu ya karibu packed ndogo, duru nyekundu-kahawia. Mishale miwili mikubwa ya kijivu inaenea kutoka kwenye safu hii hadi kwenye eneo lililo wazi upande wa chini wa kulia wa picha hadi kwenye studio, “Utoaji safi.”
    Kielelezo 19.27 Waongofu wa kichocheo hubadilisha uzalishaji wa dioksidi kaboni kutoka kwa mimea ya nguvu kwenye bidhaa muhimu, na, kama ile iliyoonyeshwa hapa, pia hupatikana katika magari.

    Mradi mwingine unahusisha maendeleo ya vifaa vya porous, kama sifongo ambavyo ni “photoactive.” Kunywa kwa mwanga husababisha pores ya sifongo kubadili ukubwa, kuruhusu usambazaji wa gesi kudhibitiwa. Hii ina matumizi mengi ya manufaa, kutoka kuimarisha magari yenye seli za mafuta ya hidrojeni ili kufanya vipengele bora vya umeme. Ingawa sio ngumu, miwani ya giza yenyewe ni mfano wa dutu ya photoactive.

    Tazama video hii ili ujifunze zaidi kuhusu utafiti huu na usikilize Dr. D'Alessandro (inavyoonekana katika Kielelezo 19.28) kuelezea ni nini kama kuwa mtaalamu wa utafiti.

    Hii ni picha ya daktari Deanna D'Alessandro.
    Kielelezo 19.28 Dr. Deanna D'Alessandro ni mtafiti wa vifaa vya kazi. Kazi yake inachanganya mashamba ya kemia isokaboni na ya kimwili na uhandisi, akifanya kazi na metali za mpito ili kuunda mifumo mpya ya kuendesha magari na kubadilisha nishati (mikopo: picha kwa heshima ya Deanna D'Alessandro).

    Complexes nyingine nyingi za uratibu pia zina rangi nyekundu. Square planar shaba (II) tata phthalocyanine bluu (kutoka Kielelezo 19.25) ni moja ya complexes nyingi kutumika kama rangi au rangi. Ugumu huu hutumiwa katika wino wa bluu, jeans ya bluu, na rangi fulani za bluu.

    Mfumo wa heme (Kielelezo 19.29), tata iliyo na chuma katika hemoglobin, ni sawa na ile katika chlorophyll. Katika hemoglobin, tata nyekundu heme inaunganishwa na molekuli kubwa ya protini (globin) na attachment ya protini kwa ligand heme. Molekuli za oksijeni zinasafirishwa na hemoglobin katika damu kwa kuwa amefungwa kwenye kituo cha chuma. Wakati hemoglobin inapoteza oksijeni yake, rangi hubadilika kuwa nyekundu ya bluu. Hemoglobin itasafirisha oksijeni tu ikiwa chuma ni Fe 2+; oxidation ya chuma kwa Fe 3+ kuzuia usafiri wa oksijeni.

    Mfano wa rangi ya muundo wa hemoglobin unaonyeshwa. Molekuli ina quadrants nne tofauti ambazo zimejaa mikoa ya ond, kama Ribbon. Quadrant ya juu ya kulia ni lavender, chini ya kulia ni dhahabu, kushoto chini ni rangi ya bluu, na kushoto juu ni kijani. Katika kila moja ya mikoa hii, makundi ya takriban dots nyekundu 25 katika mipangilio karibu ya mstari iko karibu na kituo hicho.
    Kielelezo 19.29 Hemoglobin ina subunits nne za protini, ambayo kila mmoja ina kituo cha chuma kilichounganishwa na ligand ya heme (iliyoonyeshwa kwa nyekundu), ambayo inaratibiwa na protini ya globin. Kila subunit inavyoonekana kwa rangi tofauti.

    Mara nyingi mawakala wa kuchanganya hutumiwa kwa ajili ya kupunguza maji kwa sababu hufunga ions kama Ca 2+, Mg 2+, na Fe 2+, ambayo hufanya maji kuwa ngumu. Ions nyingi za chuma pia hazipendekezi katika bidhaa za chakula kwa sababu ions hizi zinaweza kuchochea athari zinazobadilisha rangi ya chakula. Complexes ya uratibu ni muhimu kama vihifadhi. Kwa mfano, Ligand EDTA, (HO 2 CCH 2) 2 NCH 2 CH 2 N (CH 2 CO 2 H) 2, kuratibu kwa ions chuma kupitia atomi sita wafadhili na kuzuia metali kutoka majibu (Kielelezo 19.30). Ligand hii pia hutumiwa kutengeneza ions za chuma katika uzalishaji wa karatasi, nguo, na sabuni, na ina matumizi ya dawa.

    Muundo huu unaonyesha atomi ya chuma, iliyowakilishwa na M katika nyekundu. Vifungo vya pekee vinavyotokana na M vinaonyeshwa pia katika nyekundu. Vifungo vinaonyeshwa na atomi za O kwa makundi ya mstari yanayotembea hapo juu na chini. Dashed wedges kupanua juu na kushoto kwa N atomi na juu na haki ya O atomi, na wedges imara kupanua chini na kushoto kwa N atomi na chini na haki ya O atomi. Atomi O zilizounganishwa na atomi ya M kila mmoja zina ishara hasi zinazohusishwa nao na kila mmoja huunganishwa na atomi ya C ambayo kwa upande wake inaunganishwa mara mbili kwa atomi ya O na moja inayounganishwa na atomi ya C katika kundi la C H subscript 2. Hii atomi ya mwisho ya C katika kila kesi ni moja iliyounganishwa na moja ya atomi za N, na kusababisha pete mbili za wanachama tano ambazo atomu ya M ni sehemu. Kwa upande wa kushoto wa kila atomi N, ni vifungo moja kwa C katika C H subscript makundi 2, ambayo kwa upande ni kushikamana na dhamana moja, na kutengeneza mwingine pete tano wanachama na atomi mbili N na atomi M. Kupanua juu na upande wa kushoto wa atomi ya juu N ni dhamana kwa atomi C ya kikundi kingine cha C H kilichojisajili 2. Kundi hili kwa upande limeunganishwa na atomu ya C ambayo ni mara mbili iliyounganishwa na atomu ya O na moja iliyofungwa kwa atomu O ambayo inaunganishwa na atomu ya M iliyo juu ya muundo, tena kutengeneza pete ya wanachama watano. Mfumo huo wa kuunganisha unarudia chini ya muundo unaoenea kutoka kwa atomi ya N iliyofungwa kwenye kushoto ya chini ya atomi ya M. Atomi zote za O zilizounganishwa moja katika muundo huu zina mashtaka hasi yanayohusiana nayo.
    Kielelezo 19.30 Ligand EDTA hufunga kwa ukali kwa aina mbalimbali za ions za chuma kwa kutengeneza complexes hexadentate.

    Wakala wa kuchanganya ambao hufunga ions za chuma pia hutumiwa kama madawa ya kulevya. British Anti-Lewisite (BAL), HSCH 2 CH (SH) CH 2 OH, ni dawa iliyotengenezwa wakati wa Vita Kuu ya Dunia kama makata kwa gesi ya vita ya arseniki Lewisite. BAL sasa hutumiwa kutibu sumu na metali nzito, kama vile arsenic, zebaki, thallium, na chromium. Dawa ni ligand na kazi kwa kufanya chelate ya maji ya mumunyifu ya chuma; figo huondoa chelate hii ya chuma (Kielelezo 19.31). Ligand nyingine polidentate, enterobactin, ambayo ni pekee kutoka bakteria fulani, hutumika kutengeneza complexes ya chuma na hivyo kudhibiti kali chuma buildup kupatikana katika wagonjwa wanaosumbuliwa na magonjwa ya damu kama vile anemia Cooley, ambao wanahitaji kuongezewa mara kwa mara. Kama damu iliyosababishwa inapungua, michakato ya kawaida ya kimetaboliki ambayo huondoa chuma imejaa mzigo, na chuma cha ziada kinaweza kujenga hadi ngazi mbaya. Enterobactin huunda tata ya mumunyifu wa maji na chuma cha ziada, na mwili unaweza kuondokana na ngumu hii salama.

    Takwimu hii inajumuisha miundo miwili. Katika, tano mwanachama pete ni inavyoonekana na S atomi juu na atomi ziada moja Bonded katika utaratibu zifuatazo clockwise karibu pete pentagonal; M atomi, S atomi, C atomi ya C H subscript 2 kundi, ikifuatiwa na C atomi ya C H kundi. Atomu ya mwisho ya C imeunganishwa na atomi ya awali ya S kukamilisha pete. C katika kikundi cha C H iko upande wa kushoto wa muundo. C hii ina C H subscript 2 kundi bonded juu ambayo O H kundi ni Bonded na haki. Katika b, muundo tata unaonyeshwa. Ina eneo la kati la wazi na miundo mingi ya pete. Atomu moja ya F e imejumuishwa, inayoonekana kuunganishwa na atomi sita O. Atomi za jumla za O kumi na tano zimeunganishwa katika muundo pamoja na atomi tatu za N na atomi nyingi za C na atomi H. Tisa O atomi ni moja Bonded na ni kuingizwa katika pete na sita ni mara mbili Bonded, kupanua nje kutoka miundo pete.
    Kielelezo 19.31 Complexes ya uratibu hutumiwa kama madawa ya kulevya. (a) British Anti-Lewisite hutumiwa kutibu sumu ya metali nzito kwa kuratibu metali (M), na enterobactini (b) inaruhusu chuma kupita kiasi katika damu kuondolewa.

    Mfano 19.6

    Chelation Tiba

    Ligands kama BAL na enterobactini ni muhimu katika matibabu kwa sumu nzito ya metali. Hata hivyo, matibabu ya chelation yanaweza kuharibu mkusanyiko wa kawaida wa ions katika mwili, na kusababisha madhara makubwa, hivyo watafiti wanatafuta madawa mapya ya chelation. Dawa moja ambayo imeandaliwa ni asidi dimercaptosuccinic (DMSA), iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 19.32. Tambua atomi gani katika molekuli hii inaweza kutenda kama atomi za wafadhili.
    Muundo unaonyeshwa ambao una atomu H upande wa kushoto wa mbali ambayo ni moja iliyounganishwa na atomu O upande wa kulia wake. Atomi hii inaunganishwa na atomi ya C tu chini na kulia. Atomu hii ya C ina atomi ya O iliyounganishwa mara mbili chini na imeunganishwa na atomu C ya kundi la C H. Juu ya atomi hii ya C, kabari imara inaendelea hadi juu hadi atomi ya S ya kundi la S H. Dhamana inaenea kutoka atomi hii ya mwisho ya C hadi atomi nyingine ya C ya kundi la pili la C H chini na kulia. Kabari iliyopigwa inatokana na atomi hii ya C hadi S ya kikundi cha S H chini. Dhamana moja inaenea juu na kulia ya atomu C hadi atomu nyingine ya C. Hii atomu ya mwisho ya C ina atomi ya O iliyounganishwa mara mbili hapo juu. Dhamana moja inaenea hadi atomi ya pili O chini na kulia. Kwa haki ya atomi hii O, atomi ya H imeshikamana na dhamana moja. Atomi zote za S na O katika muundo zinaonyeshwa kwa jozi mbili zisizoshirikiwa za dots za elektroni.
    Kielelezo 19.32 Asidi ya Dimercaptosuccinic hutumiwa kutibu sumu kali ya chuma.

    Suluhisho

    Atomi zote za oksijeni na sulfuri zina jozi pekee za elektroni zinazoweza kutumika kuratibu kwenye kituo cha chuma, hivyo kuna atomi sita zinazowezekana za wafadhili. Kijiometri, mbili tu kati ya atomi hizi zinaweza kuratibiwa na chuma mara moja. Njia ya kawaida ya kumfunga inahusisha uratibu wa atomi moja ya sulfuri na atomi moja ya oksijeni, na kutengeneza pete ya wanachama tano na chuma.

    Angalia Kujifunza Yako

    Baadhi ya wataalamu wa dawa mbadala hupendekeza matibabu ya chelation kwa maradhi ambayo hayahusiani wazi na metali nzito, kama vile kansa na tawahudi, ingawa mazoezi yamevunjika moyo na mashirika mengi ya kisayansi. 1 Tambua angalau metali mbili muhimu za kibiolojia ambazo zinaweza kuchanganyikiwa na tiba ya chelation.

    Jibu:

    Ca, Fe, Zn, na Cu

    Ligands pia hutumiwa katika sekta ya electroplating. Wakati ioni za chuma zinapopunguzwa kuzalisha mipako nyembamba ya chuma, metali zinaweza kushuka pamoja ili kuunda makundi na nanoparticles. Wakati complexes ya uratibu wa chuma hutumiwa, ligands huweka atomi za chuma pekee kutoka kwa kila mmoja. Imekuwa kupatikana kuwa metali nyingi sahani nje kama laini, sare zaidi, bora kuangalia, na zaidi adherent uso wakati plated kutoka umwagaji zenye chuma kama ion tata. Hivyo, magumu kama vile [Ag (CN) 2] - na [Au (CN) 2] - hutumiwa sana katika sekta ya electroplating.

    Mwaka wa 1965, wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Michigan waligundua kwamba kulikuwa na tata ya platinamu ambayo ilizuia mgawanyiko wa seli katika Baadaye kazi ilionyesha kuwa tata ilikuwa cis -diamminedichloroplatinum (II), [Pt (NH 3) 2 (Cl) 2], na kwamba isoma trans haikuwa na ufanisi. Uzuiaji wa mgawanyiko wa seli ulionyesha kuwa kiwanja hiki cha mraba kinaweza kuwa wakala wa anticancer. Mwaka 1978, Utawala wa Chakula na Dawa wa Marekani uliidhinisha kiwanja hiki, kinachojulikana kama cisplatin, kwa matumizi katika kutibu aina fulani za saratani. Tangu wakati huo, misombo mingi ya platinamu imeandaliwa kwa ajili ya kutibu kansa. Katika hali zote, hizi ni isomers cis na kamwe isomers trans. Sehemu ya diammine (NH 3) 2 inachukuliwa na makundi mengine, badala ya sehemu ya dichloro [(Cl) 2]. Dawa mpya zaidi ni pamoja na carboplatin, oxaliplatin, na satraplatin.

    maelezo ya chini

    • Baraza la Taifa la 1 dhidi ya udanganyifu wa Afya, Taarifa ya Sera ya NCAHF juu ya Tiba ya Chelation, (Peabody, MA, 2002).