Liên kết cộng hóa trị phối hợp là gì? (có ví dụ)

Một liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết phối hợp làmột loại liên kết trong đó một trong các nguyên tử đính kèm cung cấp tất cả các electron dùng chung.

Trong một liên kết cộng hóa trị đơn giản, mỗi nguyên tử cung cấp một electron cho liên kết. Mặt khác, trong liên kết phối trí, các nguyên tử tặng electron tạo thành liên kết được gọi là nguyên tử hiến, trong khi nguyên tử chấp nhận cặp electron tham gia được gọi là nguyên tử chấp nhận (Clark, 2012).

Một liên kết phối trí được thể hiện bằng một mũi tên bắt đầu từ các nguyên tử của người cho và kết thúc tại nguyên tử chấp nhận (Hình 1). Trong một số trường hợp, người hiến có thể là một phân tử.

Trong trường hợp này, một nguyên tử trong phân tử có thể tặng cặp electron, đó sẽ là bazơ Lewis trong khi phân tử có khả năng chấp nhận sẽ là axit Lewis (Phối hợp liên kết hóa trị, S.F.).

Liên kết phối hợp có các đặc điểm tương tự như liên kết cộng hóa trị đơn giản. Các hợp chất có loại liên kết này thường có điểm nóng chảy và sôi thấp, với sự tương tác coulombic không tồn tại giữa các nguyên tử (trái ngược với liên kết ion) và các hợp chất rất dễ tan trong nước (Atkins, 2017).

Một số ví dụ về trái phiếu cộng hóa trị phối hợp

Ví dụ phổ biến nhất của liên kết phối trí là ion amoni, được hình thành do sự kết hợp của một phân tử amoniac và một proton từ một axit.

Trong amoniac, nguyên tử nitơ có một cặp electron đơn độc sau khi hoàn thành octet của nó. Tặng cặp đơn độc này cho ion hydro, vì vậy nguyên tử nitơ trở thành một nhà tài trợ. Nguyên tử hydro trở thành chất nhận (Schiller, S.F.).

Một ví dụ phổ biến khác về liên kết dative là sự hình thành ion hydronium. Như với ion amoni, cặp electron tự do của phân tử nước đóng vai trò là người hiến cho proton là chất nhận (hình 2).

Tuy nhiên, phải xem xét rằng một khi liên kết phối hợp đã được thiết lập, tất cả các hydrogens liên kết với oxy là hoàn toàn tương đương. Khi một ion hydro bị phá vỡ một lần nữa, không có sự phân biệt giữa hydro nào được giải phóng.

Một ví dụ tuyệt vời về phản ứng axit bazơ Lewis, minh họa cho sự hình thành liên kết cộng hóa trị, là phản ứng hình thành của chất phụ gia trifluoride boron với amoniac.

Boron trifluoride là một hợp chất không có cấu trúc khí cao quý xung quanh nguyên tử boron. Boron chỉ có 3 cặp electron trong vỏ hóa trị của nó, vì vậy người ta nói rằng BF3 bị thiếu electron.

Cặp nitơ amoniac không chia sẻ có thể được sử dụng để khắc phục sự thiếu hụt đó và một hợp chất được hình thành có liên kết phối hợp.

Cặp nitơ điện tử đó được tặng cho quỹ đạo p rỗng của boron. Ở đây amoniac là cơ sở của Lewis và BF3 là axit của Lewis.

Phối hợp hóa học

Có một nhánh của hóa học vô cơ dành riêng cho việc nghiên cứu các hợp chất tạo thành kim loại chuyển tiếp. Những kim loại này liên kết với các nguyên tử hoặc phân tử khác thông qua liên kết phối hợp để tạo thành các phân tử phức tạp.

Những phân tử này được gọi là hợp chất phối hợp và khoa học nghiên cứu chúng được gọi là hóa học phối hợp.

Trong trường hợp này, chất gắn vào kim loại, sẽ là chất cho điện tử, được gọi là phối tử và thông thường các hợp chất phối trí được gọi là phức chất..

Các hợp chất phối hợp bao gồm các chất như vitamin B12, huyết sắc tố và diệp lục, thuốc nhuộm và sắc tố, và chất xúc tác được sử dụng để điều chế các chất hữu cơ (Jack Halpern, 2014).

Một ví dụ về ion phức sẽ là phức coban [Co (NH₂CH₂CH₂NH₂2ClNH₃]²⁺  đó sẽ là dichloroaminetylen diamine coban (IV).

Hóa học phối hợp phát sinh từ công trình của Alfred Werner, một nhà hóa học người Thụy Sĩ đã kiểm tra các hợp chất khác nhau của clorua coban (III) và amoniac. Sau khi bổ sung axit hydrochloric, Werner quan sát thấy rằng amoniac không thể được loại bỏ hoàn toàn. Tiếp theo, ông đề xuất rằng amoniac nên liên kết chặt chẽ hơn với ion coban trung tâm.

Tuy nhiên, khi dung dịch bạc nitrat được thêm vào, một trong những sản phẩm được tạo thành là clorua bạc rắn. Lượng clorua bạc hình thành có liên quan đến số lượng phân tử amoniac liên kết với clorua coban (III).

Ví dụ, khi bạc nitrat được thêm vào CoCl₃ · 6NH₃, ba clorua đã trở thành bạc clorua.

Tuy nhiên, khi bạc nitrat được thêm vào CoCl₃ · 5NH₃, chỉ có 2 trong số 3 clorua tạo thành bạc clorua. Khi CoCl được điều trị₃.4NH₃  với bạc nitrat, một trong ba clorua kết tủa là bạc clorua.

Các quan sát kết quả cho thấy sự hình thành các hợp chất phức tạp hoặc phối hợp. Trong phạm vi phối hợp bên trong, cũng được gọi trong một số văn bản là hình cầu đầu tiên, các phối tử được liên kết trực tiếp với kim loại trung tâm.

Trong quả cầu phối hợp ngoài, đôi khi được gọi là quả cầu thứ hai, các ion khác liên kết với ion phức. Werner đã được trao giải thưởng Nobel năm 1913 cho lý thuyết phối hợp của mình (Giới thiệu về Hóa học phối hợp, 2017).

Lý thuyết phối hợp này làm cho kim loại chuyển tiếp có hai loại hóa trị: hóa trị thứ nhất, được xác định bởi số oxi hóa của kim loại và hóa trị khác gọi là số phối trí.

Số oxi hóa cho biết có bao nhiêu liên kết cộng hóa trị có thể được hình thành trong kim loại (ví dụ sắt (II) tạo ra FeO) và số phối trí cho biết có bao nhiêu liên kết phối trí có thể được tạo thành trong phức (ví dụ sắt có phối trí số 4 tạo ra [FeCl₄]^- và [FeCl₄]^2-) (Hợp chất phối hợp, 2017).

Trong trường hợp coban, nó có tọa độ số 6. Đó là lý do tại sao trong các thí nghiệm của Werner, khi thêm bạc nitrat, lượng clorua bạc sẽ để lại coban hexacoordated luôn luôn thu được..

Các liên kết phối hợp của loại hợp chất này có đặc tính là màu.

Trên thực tế, chúng chịu trách nhiệm cho màu sắc điển hình liên quan đến kim loại (sắt đỏ, xanh coban, v.v.) và rất quan trọng đối với hấp thụ quang phổ và kiểm tra phát xạ nguyên tử (Skodje, S.F.).

Tài liệu tham khảo

1. Atkins, P. W. (2017, ngày 23 tháng 1). Liên kết hóa học. Phục hồi từ britannica.com.
2. Clark, J. (2012, tháng 9). CO-ORDINATE (CƠ SỞ HỮU CƠ) TRỞ LẠI. Lấy từ chemguide.co.uk.
3. Phối hợp liên kết cộng hóa trị. (S.F.). Phục hồi từ hóa học.tutorvista.
4. Hợp chất phối hợp. (2017, ngày 20 tháng 4). Đã phục hồi dechem.libretexts.org.
5. Giới thiệu về Hóa học phối hợp. (2017, ngày 20 tháng 4). Lấy từ chem.libretexts.org.
6. Jack Halpern, G. B. (2014, ngày 6 tháng 1). Hợp chất phối hợp. Phục hồi từ britannica.com.
7. Schiller, M. (S.F.). Phối hợp liên kết cộng hóa trị. Phục hồi từ easyool.com.
8. Skodje, K. (S.F.). Phối hợp liên kết cộng hóa trị: Định nghĩa & ví dụ. Lấy từ nghiên cứu.com.