Komplexchemie

Komplexverbindungen bestehen aus einem metallischen Zentralatom Zentralion das von Liganden umgeben ist. Beispielsweise färbt sich wasserfreies Kupfersulfat bei Zugabe von Wasser hellblau. Es entsteht ein Aqua-Komplex des bei dem vier Wassermoleküle als Liganden des auftreten:

 Cu 2+ SO 4  2-  + 4 H 2 O => Cu(H 2 O) 4  2+  SO 4  2-   

Die Koordinationszahl gibt an mit wie vielen sog. Liganden ein Zentralatom sich umgibt. Bevorzugt werden Koordinationszahlen 4 (die Liganden ergeben einen Tetraeder oder eine quadratisch-planare Struktur) und 6 Liganden ergeben einen Oktaeder ).

Die Zentralatome sind häufig Kationen sie können aber auch neutral oder Anionen sein.

• kationische Zentralionen: Cu ²⁺ Mg ²⁺ Fe ²⁺ Fe ³⁺
• neutrale Zentralatome: Fe ⁰ Cr ⁰
• anionische Zentralatome: N ^3- S ^2-

Die Liganden können anorganischer oder organischer Natur sein:

• anorganische Liganden:
  • Anionen : Cl ^- CN ^- SCN ^-
  • neutral: H ₂ O NH ₃
  • Kationen : H ⁺ Ag ⁺
• organische Liganden:
  • Anionen : CN ^- SCN ^-

Eine besondere Rolle spielen Chelatliganden das Liganden die gleichzeitig mehrere Koordinationsstellen ausbilden. Die Komplexe heißen Chelatkomplexe. Nach der Anzahl der spricht man von zweizähnigen (2 Koordinationsstellen) vierzähnigen Koordinationsstellen) usw. Liganden.

• zweizähnige Liganden: z.B. Ethylendiamin H ₂ N-CH ₂ -CH ₂ -NH ₂ ;
• vierszähnige Liganden: z.B. NTA: Nitrilotriessigsäure
• sechszähnige Liganden: z.B. EDTA : Ethylen-diamin-tetraacetat ( ^- OOC-H ₂ C-) ₂ N-CH ₂ -CH ₂ -N(-CH ₂ -COO ^- ) ₂

Viele Komplexverbindungen sind farbig und können als Farbstoffe eingesetzt werden. Häufig sind Komplexverbindungen entsprechenden Salzen eines Zentralions zugänglich.

Auch in der Biologie gibt es beispielsweise Hämoglobin oder Chlorophyll (jeweils Chelatkomplexe). Einige Enzyme haben komplexartigen

Die Bindung zwischen Zentralatom und Liganden durch unterschiedliche Modelle mehr oder weniger umfassend werden

• elektrostatische Anziehung (siehe Ionenbindung )
• Säure-Basen-Theorie nach Gilbert Newton Lewis : Kationische Zentralionen wirken als Lewis-Säure anionische Liganden als Lewis-Base.
• Valenzbindungstheorie: Ligandenorbitale überlappen mit unbesetzten Hybrid-Orbitalen des Die VB-Therorie erklärt die Gemoetrie recht gut z.B. nicht die Farbigkeit von Komplexen.
• Ligandenfeldtheorie od. Kristallfeldtheorie: Übergangsmetalle besitzen unvollständig aufgefüllte Orbitale . Diese können mit den Liganden unterschiedliche bzw. Bindungen eingehen.

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