Versetzt du eine Kupfer(II)-sulfatlösung mit Ammoniaklösung, so bildet sich ein Niederschlag aus Kupfer(II)-hydroxid. Gibst du weiter Ammoniaklösung hinzu, löst sich dieser Niederschlag auf und die Lösung färbt sich blau.
CuSO4(aq)+4NH3→[Cu(NH3)4]SO4(aq)
Es bildet sich hier eine Komplexverbindung. Dies wird durch eckige Klammern um das Komplex-Ion gekennzeichnet. Das Kupferion ist von vier sogenannten Liganden umgeben. Obwohl es nur zweifach positiv geladen ist, ist es von 4 neutral geladenen Ammoniakmolekülen umgeben. Es muss hier also eine andere Art von Bindung vorliegen, als in einem Salz. Diese wird auch Verbindung höherer Ordnung genannt, weil die Anzahl der Bindungspartner die Wertigkeit des Zentralteilchens übertrifft. Die hier direkt mit dem Zentralatom verbundenen Stickstoffatome sind die Haftatome, durch die Anzahl der Liganden wird die Koordinationszahl (KZ) bestimmt, in diesem Fall ist KZ = 4.
Geometrie von Komplexverbindungen
Die Geometrie von Komplexen wird durch die VSEPR-Theorie vorhergesagt. Hierbei wird angenommen, dass die Liganden den größtmöglichen Abstand zueinander annehmen. Die wichtigsten Beispiele hierfür sind in der Tabelle aufgeführt:
Koordinationszahl
Geometrie
Beispiel
2
linear
[AuCl2]−
2
gewinkelt
[AuBr2]
3
trigonal-planar
[HgI3]−
4
tetraedrisch
[CuBr4]2−
4
quadratisch-planar
[PdCl4]2−
5
bipyramidal
[Fe(CO)5]
6
oktaedrisch
[Co(NH3)6]2+
Nomenklatur
In den Namen von Komplexen stehen die Namen der Liganden in alphabetischer Reihenfolge vor dem Zentralteilchen. Die Anzahl der Liganden wird durch Zahlwörter (di, tri, tetra…) ausgedrückt. Dann folgt der Name des Liganden. Neutrale Liganden behalten ihren Namen bei oder es existieren Eigennamen, z. B. aqua für Wasser. Die Namen anionischer Liganden enden auf -o, z. B. fluoro für Fluorid. Am Schluss kommt der Name des Zentralteilchens, wobei seine Ladung in runde Klammern mit römischen Ziffern geschrieben wird. Ist die komplexe Einheit insgesamt negativ geladen, erhält das Zentral-Ion die Endung -at, ansonsten verändert sich der Name nicht.
Neutralliganden
H2O
aqua
NH3
ammin
CO
carbonyl
NO
nitrosyl
Anionische Liganden
Cl-
chloro
F-
fluoro
OH-
hydroxo
O2-
oxido
CN-
cyano
SCN-
thiocyanato
Beispiele:
[Cu(NH3)4]SO4 = Tetr(a)amminkupfer-sulfat Sulfat ist hier das Anion und kein Ligand!
[Co(NH3)3Cl3] = Triammin-trichloro-cobalt(III) Komplexe können verschiedene Liganden enthalten.
[Ca(H2O)6]Cl2= Hex(a)aquacalcium-chlorid Bei dieser Verbindung ist Chlorid als Anion enthalten.
Koordinationszahl
Die Koordinationszahl gibt an, wie viele Partner an das Zentral-Ion gebunden sind. Bei einfachen Liganden, die nur eine Bindung zum Zentral-Ion ausbilden, ist die Koordinationszahl gleich der Zahl der Liganden. Die Koordinationszahl ist abhängig von der Art des Zentralions. Am häufigsten treten die Koordinationszahlen 4 und 6 auf.
Beispiele:
[Ag(NH3)2]+
Koordinationszahl:2
Zentralion: Ag+
[Pt(NH3)2Cl2]
Koordinationszahl: 4
Zentralion: Pt2+
[Co(NH3)6]3+
Koordinationszahl: 6
Zentralion: Co3+
Achtung:Es gibt Liganden, die mehrfach an das Zentral-Ion gebunden sind. Diese nennt man mehrzähnige oderChelat-Liganden. Bei diesen entspricht die Koordinationszahl der Gesamtzahl der Zähne der Liganden, die an das Zentral-Ion gebunden sind. Der berühmteste Chelatbildner ist EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure). EDTA bildet 6 koordinative Bindungen zu einem zentralen Metallion aus. Die entstehenden Komplexe sind besonders stabil.
Benennung von Komplexverbindungen
Komplexverbindung mit komplexem Kation: [Cu(NH3)4]SO4
Komplexes Kation
Anion
Anzahl der Liganden
Name des Liganden
Name des Zentralions
Oxidationszahl des Zentralions
Name des Anions
Tetra
ammin
kupfer
(II)
sulfat
Tetraaminkupfer(II)-sulfat
Komplexverbindung mit komplexem Anion: Na[B(OH)4]
Kation
Komplexes Anion
Name des Kations
Anzahl der Liganden
Name des Liganden
Name des Zentralions
Oxidationszahl des Zentralions
Natrium
tetra
hydroxo
borat
(III)
Natrium-tetrahydroxoborat(III)
Neutralkomplex: [Fe(CO)5]
Anzahl der Liganden
Name des Liganden
Zentralion
Oxidationszahl des Zentralteilchens
Penta
carbonyl
eisen
(0)
Pentacarbonyleisen(0)
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