קוולנטיים לתאם האג"ח או תיאום הקשר הוא סוג של איגרת חוב אשר אחד אספקה אטומים המחוברים כל האלקטרונים המשותפים.
בקשר קוולנטי פשוט, כל אטום מספק אלקטרון אחד לקישור. לעומת זאת, בקישור קואורדינציה, האטומים התורמים את האלקטרון ליצירת קשר נקראים אטום התורם, ואילו האטום שמקבל את צמד האלקטרונים שיצטרף אליו נקרא אטום הקולט (Clark, 2012).
איור 1: ייצוג של קשר קואורדינציה בין אטום התורם (N) למקבל (H).
קשר קואורדינציה מיוצג על ידי חץ המתחיל מאטומי התורם ומסתיים באטום הקולט (איור 1). במקרים מסוימים התורם יכול להיות מולקולה.
במקרה זה, אטום במולקולה יכול לתרום את צמד האלקטרונים, שיהווה בסיס לואיס, ואילו המולקולה בעלת יכולת ההשלמה תהיה חומצת לואיס (Coordinate Covalent Bond, SF).
לקישור קואורדינציה מאפיינים דומים לאלה של קשר קוולנטי פשוט. לתרכובות שיש קשר מסוג זה בדרך כלל יש נקודת התכה ורתיחה נמוכה, עם אינטראקציה קולואומבית שאינה קיימת בין האטומים (שלא כמו הקשר היוני), והתרכובות מסיסות מאוד במים (Atkins, 2017).
כמה דוגמאות לקשרי קשרים קוולנטיים
הדוגמה הנפוצה ביותר לקשר קואורדינציה היא יון האמוניום, שנוצר על ידי שילוב של מולקולת אמוניה ופרוטון מחומצה.
באמוניה, לאטום החנקן יש זוג אלקטרונים בודד לאחר השלמת האוקטט שלו. לתרום זוג בודד זה ליון המימן, ובכך אטום החנקן הופך לתורם. אטום המימן הופך למקבל (שילר, SF).
איור 2: ייצוג של הקשר לתאום יון הידרוניום.
דוגמא נפוצה נוספת לקשר תאריך היא היווצרות היון ההידרוניום. בדומה ליון האמוניום, זוג האלקטרונים החופשי של מולקולת המים משמש כתורם לפרוטון שהוא המקבל (איור 2).
עם זאת, יש לציין כי מרגע שנוצר קשר התיאום, כל ההידרוגנים המחוברים לחמצן שווים בדיוק. כאשר יון מימן מתפרק שוב, אין הבחנה בין אלו מההידרוגנים שמשתחררים.
דוגמה מצוינת לתגובה של בסיס לואיס חומצה, המדגימה היווצרות קשר קוולנטי קואורדינטי, היא תגובת ההיווצרות של תוצרת adour triifluoride עם אמוניה.
בורון טריפלואוריד הוא תרכובת שאין לה מבנה גז אצילי סביב אטום הבורון. לבורון יש רק 3 זוגות אלקטרונים במעטפת הערכיות שלו ולכן אומרים כי BF3 לוקה בחסר אלקטרונים.
ניתן להשתמש בצמד האלקטרונים הלא משותף של חנקן אמוניה כדי להתגבר על אותו חסר, ונוצר תרכובת הכרוכה בקישור קואורדינציה.
איור 3: הולכה בין מולקולת בורון טריפלואוריד לאמוניה.
זוג האלקטרונים מאותו חנקן נתרם לעבר המסלול הריק של בורון. כאן אמוניה היא בסיס לואיס ו- BF3 היא חומצת לואיס.
כימיה של תיאום
יש ענף של כימיה אורגנית המוקדש אך ורק לחקר תרכובות היוצרות מתכות מעבר. מתכות אלה מצטרפות לאטומים או מולקולות אחרות דרך קשרי קואורדינציה ליצירת מולקולות מורכבות.
מולקולות אלה ידועות כתרכובות קואורדינציה והמדע שחוקר אותן נקרא כימיה של קואורדינציה.
במקרה זה, החומר המחובר למתכת, שיהיה תורם האלקטרונים, ידוע כליגנד ותרכובות קואורדינציה ידועות כמכלול.
תרכובות קואורדינציה כוללות חומרים כמו ויטמין B12, המוגלובין וכלורופיל, צבעים ופיגמנטים, וזרזים המשמשים להכנת חומרים אורגניים (Jack Halpern, 2014).
דוגמא ליון מורכב יהיה הקובלט 2+ קומפלקס, שיהיה דיכלורמין-מתילן-דיאמין קובלט (IV).
כימיה של תיאום צמחה מתוך עבודתו של אלפרד ורנר, כימאי שוויצרי שבדק תרכובות שונות של קובלט (III) כלוריד ואמוניה. לאחר הוספת חומצה הידרוכלורית, מצא ורנר כי לא ניתן היה להסיר את האמוניה לחלוטין. לאחר מכן הוא הציע כי האמוניה צריכה להיות כבולה יותר קרוב ליון הקובלט המרכזי.
עם זאת, כאשר נוספה חנקת כסף מימית, אחד המוצרים שנוצרו היה כלוריד כסף מלא. כמות הכלוריד הכסוף שנוצרה הייתה קשורה למספר מולקולות האמוניה הקשורות בקובלט (III) כלוריד.
לדוגמה, כאשר נוסף חנקתי כסף ל- CoCl 3 · 6NH 3 , כל שלוש הכלורידות הוסבו לכלוריד כסף.
עם זאת, כאשר נוסף חנקתי כסף ל- CoCl 3 · 5NH 3 , רק 2 מתוך 3 הכלורידים יצרו כלוריד כסף. כאשר CoCl 3 .4NH 3 טופל עם הכסף חנק, אחד מהשלושה כלורידים זרזו ככל כלוריד כסף.
התצפיות שהתקבלו הציעו להיווצר תרכובות מורכבות או קואורדינציה. בתחום הקואורדינציה הפנימית, המכונה גם בחלק מהטקסטים הכדור הראשון, הליגנדים מחוברים ישירות למתכת המרכזית.
בתחום הקואורדינציה החיצונית, המכונה לעיתים הספירה השנייה, יונים אחרים מחוברים ליון המורכב. ורנר זכה בפרס נובל בשנת 1913 על תיאוריית הקואורדינציה שלו (מבוא לכימיה של קואורדינציה, 2017).
תיאוריה זו של קואורדינציה גורמת למתכות מעבר להיות שני סוגים של ערכיות: הערכיות הראשונה, הנקבעת על ידי מספר החמצון של המתכת, והערך האחר נקרא מספר הקואורדינציה.
מספר החמצון מספר כמה קשרים קוולנטיים יכולים להיווצר במתכת (לדוגמא ברזל (II) מייצר FeO) ומספר התיאום מספר כמה קשרי קואורדינציה יכולים להיווצר במתחם (דוגמה לברזל עם קואורדינציה מספר 4 מייצר - וגם 2- ) (תרכובות תיאום, 2017).
במקרה של קובלט, יש לו תיאום מספר 6. זו הסיבה שבניסויים של ורנר, כאשר הוסיף חנקתי כסף, תמיד הושגה כמות כלוריד הכסף שישאיר קובלט משושה.
לקשרים הקואורדינציה של סוג זה של תרכובת יש את המאפיין של צבע.
למעשה, הם אחראים לצביעה האופיינית הקשורה למתכת (אדום ברזל, כחול קובלט וכו ') וחשובים לבדיקות ספיגה אטומית של ספקטרופוטומטרי ופליטת פליטות (Skodje, SF).
הפניות
- אטקינס, PW (2017, 23 בינואר). קשר כימי. התאושש מ- britannica.com.
- קלארק, ג '(2012, ספטמבר). כריכה משותפת (קוייטנטית DATIVE). התאושש מ- chemguide.co.uk.
- תיאום איגרות חוב קוולנטיות. (SF). התאושש מ- chemistry.tutorvista.
- תרכובות תיאום. (2017, 20 באפריל). התאושש ב- chem.libretexts.org.
- מבוא לכימיה של תיאום. (2017, 20 באפריל). התאושש ב- chem.libretexts.org.
- ג'ק הלפרן, GB (2014, 6 בינואר). מתחם התיאום. התאושש מ- britannica.com.
- שילר, מ. (SF). לתאם מליטה קוולנטית. התאושש מ- easychem.com.
- Skodje, K. (SF). לתאם קשר קוולנטי: הגדרה ודוגמאות. התאושש מ- study.com.