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Definition der Koordinationsnummer in der Chemie

Die Koordinationszahl eines Atoms in einem Molekül ist die Anzahl der an das Atom gebundenen Atome. In der Chemie und Kristallographie beschreibt die Koordinationszahl die Anzahl der Nachbaratome in Bezug auf ein Zentralatom. Der Begriff wurde ursprünglich 1893 vom Schweizer Chemiker Alfred Werner (1866–1919) definiert. Der Wert der Koordinationszahl wird für Kristalle und Moleküle unterschiedlich bestimmt. Die Koordinationszahl kann von nur 2 bis 16 variieren. Der Wert hängt von den relativen Größen des Zentralatoms und der Liganden sowie von der Ladung aus der elektronischen Konfiguration eines Ions ab.

Die Koordinationszahl eines Atoms in einem Molekül oder mehratomigen Ion wird durch Zählen der Anzahl der daran gebundenen Atome ermittelt (Anmerkung: nicht durch Zählen der Anzahl der chemischen Bindungen).

Es ist schwieriger, die chemische Bindung in Festkörperkristallen zu bestimmen, daher wird die Koordinationszahl in Kristallen durch Zählen der Anzahl benachbarter Atome ermittelt. Am häufigsten betrachtet die Koordinationszahl ein Atom im Inneren eines Gitters, wobei sich die Nachbarn in alle Richtungen erstrecken. In bestimmten Zusammenhängen sind Kristalloberflächen jedoch wichtig (z. B. heterogene Katalyse und Materialwissenschaft), wobei die Koordinationszahl für ein inneres Atom die Volumenkoordinationszahl und der Wert für ein Oberflächenatom die Oberflächenkoordinationszahl ist .

In Koordinationskomplexen , werden nur die erste (Sigma) Bindung zwischen dem Zentralatom und Liganden zählen. Pi-Bindungen an die Liganden werden nicht in die Berechnung einbezogen.

 

Beispiele für Koordinationsnummern

  • Kohlenstoff hat eine Koordinationszahl von 4 in einem Methan (CH 4 ) -Molekül, da vier Wasserstoffatome daran gebunden sind.
  • In Ethylen (H 2 C=CH 2 ) beträgt die Koordinationszahl jedes Kohlenstoffs 3, wobei jedes C für insgesamt 3 Atome an 2H + 1C gebunden ist.
  • Die Koordinationszahl eines Diamanten beträgt 4, da jedes Kohlenstoffatom im Zentrum eines regulären Tetraeders liegt, der aus vier Kohlenstoffatomen besteht.

 

Berechnung der Koordinationsnummer

Hier sind die Schritte zum Identifizieren der Koordinationsnummer einer Koordinationsverbindung .

  1. Identifizieren Sie das Zentralatom in der chemischen Formel. Normalerweise ist dies ein Übergangsmetall .
  2. Suchen Sie das Atom, Molekül oder Ion, das dem zentralen Metallatom am nächsten liegt. Suchen Sie dazu das Molekül oder Ion direkt neben dem Metallsymbol in der chemischen Formel der Koordinationsverbindung. Befindet sich das Zentralatom in der Mitte der Formel, befinden sich auf beiden Seiten benachbarte Atome / Moleküle / Ionen.
  3. Addieren Sie die Anzahl der Atome des nächsten Atoms / Moleküls / Ions. Das Zentralatom ist möglicherweise nur an ein anderes Element gebunden, Sie müssen jedoch die Anzahl der Atome dieses Elements in der Formel notieren. Wenn sich das Zentralatom in der Mitte der Formel befindet, müssen Sie die Atome im gesamten Molekül addieren.
  4. Finden Sie die Gesamtzahl der nächsten Atome. Wenn das Metall zwei gebundene Atome hat, addieren Sie beide Zahlen,

 

Koordinationsnummerngeometrie

Für die meisten Koordinationsnummern gibt es mehrere mögliche geometrische Konfigurationen.

  • Koordinationsnummer 2 – linear
  • Koordinationsnummer 3 – trigonal planar (z. B. CO 3 2- ), trigonale Pyramide, T-förmig
  • Koordinationsnummer 4 – tetraedrisch, quadratisch planar
  • Koordinationsnummer 5 – quadratische Pyramide (z. B. Oxovanadiumsalze, Vanadyl VO 2+ ), trigonale Bipyramide,
  • Koordinationsnummer 6 – hexagonales planares, trigonales Prisma, oktaedrisch
  • Koordinationsnummer 7 – Oktaeder mit Kappe, Trigonalprisma mit Kappe, fünfeckige Bipyramide
  • Koordinationsnummer 8 – Dodekaeder, Würfel, quadratisches Antiprisma, hexagonale Bipyramide
  • Koordinationsnummer 9 – dreiseitig zentriertes trigonales Prisma
  • Koordinationsnummer 10 – Doppelter quadratischer Antiprisma
  • Koordinationsnummer 11 – Trigonales Prisma mit allseitiger Kappe
  • Koordinationsnummer 12 – Kuboktaeder (z. B. Cerammoniumnitrat – (NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 )

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