معقد تناسقي

المركب التناسقي^[1] أو المعقد التساندي ^[2] أو المتراكب التناسقي^[3] في الكيمياء عبارة عن بنية كيميائية تتألف من ذرة مركزية أو أيون واحد غالباً أو أكثر، والتي عادة ما تكون عبارة عن فلز، يحيط بها مجموعة من الذرات والجزيئات، تدعى عادة بالربيطات. تكون الرابطة في المعقدات عبارة عن رابطة تناسقية.^[4][5]

يعرف المجال من علم الكيمياء الذي يعني بدراسة هذا المركبات من حيث خواصها وطرق تحضيرها باسم الكيمياء التناسقية.

التاريخ

عرفت المعقدات قديماً مع بدء الكيمياء، ولكن طبيعتها لم تكن مفهومة على الإطلاق، فمثلاً الأزرق البروسي وكبريتات النحاس الثنائي كانت معروفة منذ القدم. إلا أن أهم تقدم في هذا المجال حدث عند اقتراح ألفرد فيرنر سنة 1893 أن الكوبالت الثلاثي Co(III) يحمل ستة ربيطات في شكل ثماني السطوح. وقد ساعدت نظريته على فهم الفرق بين التناسق والأيونية في المركبات كما هو الحال في أيون الكلوريد في معقد كلوريد أمين الكوبالت، وكذلك ساعدت على شرح العديد من المعقدات التي كانت عصية على التفسير.

تمكن فيرنر سنة 1914 من تقسيم أول معقد تناسقي، واسمه هكسول، إلى ايزومرات بصرية، مفنداً بذلك فكرة أن الكيرالية مرتبطة فقط بمركبات الكاربون.

بنية المعقدات التساندية

تسمى الذرات أو الأيونات أو الجزيئات المحيطة بالذرة المركزية بالربيطات، وترتبط هذه الربيطات بالذرة المركزية برابطة تساندية (منح مزدوج الكتروني إلى مدار فارغ في الفلز). هناك بعض المركبات العضوية مثل الألكينات حيث يمكن لرابطة باي فيها أن ترتبط تساندياً مع مدارات الفلز الفارغة، فعلى سبيل المثال يتساند الإيثيلين في معقد يعرف بملح زيس.

الشكل الهندسي

يتم وصف الشكل الهندسي في الكيمياء التساندية بواسطة العدد التساندي وهو عدد الربيطات المتساندة مع الفلز (عدد الذرات المانحة بشكل أكثر تحديداً). عادة ما يمكن معرفة هذا العدد عن طريق عد الذرات الواهبة، ولكن في بعض الأحيان لا يعطي العد نتيجة صحيحة. تترواح الأعداد التساندية بين 2 و 9، أما الأعداد التساندية الأكبر فتكون شائعة في اللانثانات والأكتينات. ويعتمد عدد الروابط على الحجم، والشحنة، والترتيب الإلكتروني لأيون الفلز وللربيطة، وقد يمتلك الفلز الواحد أكثر من عدد تساندي واحد.

تفسر كيمياء المعقدات على أساس التداخل بين المدارات s و p الجزيئية في الربيطة، والمدار d في ايون الفلز. بمقدور مدارات s,p,d,f في الفلز حمل 18 الكترون، (قاعدة 18 الكترون؛ ولعناصر القطاع f يتسع هذا الرقم إلى 32 الكترون). وبالتالي فإن أقصى عدد تساندي للفلز يرتبط بالترتيب الإلكتروني لأيون الفلز (أو عدد المدارات الفارغة) وبنسبة حجم الربيطات وأيونات الفلزات. فالفلز الكبير والربيطة الصغيرة يكونان عدداً تساندياً عالياً مثال [Mo(CN)₈]^4-، والفلز الصغير والربيطة الكبيرة يكونان عدداً تساندياً صغيراً مثل Pt[P(CMe₃)]₂. ونظراً لكبر حجم اللانثانات والأكتينات والعناصر الانتقالية المتأخرة فإنها تميل إلى امتلاك أعداد تساندية عالية.

وفيما يلي قائمة بالأشكال الهندسية الأكثر شيوعاً:

• الخطي (عدد تساندي 2).
• مثلث مستوي (عدد تساندي 3).
• رباعي السطوح أو مربع مستوي (عدد تساندي 4).
• ثنائي الهرم المثلثي أو هرم مربعي (عدد تساندي 5).
• ثماني السطوح أو الموشور المثلثي (عدد تساندي 6).
• ثنائي الهرم الخماسي (عدد تساندي 7).
• موشور متضاد مربعي (عدد تساندي 8).
• موشور مثلثي ثلاثي الرؤوس (عدد تساندي 9).

التماكب

يكون ترتيب الربيطات حول الفلز في معقد معين ثابتاً، ولكن قد يتغير هذا الترتيب بسبب تفاعل يؤدي إلى تكوين متماكب آخر مستقر، وهناك أنواع مختلفة من التماكب في المعقدات التساندية، كما هو الحال في كثير من المركبات الأخرى.

التماكب الفراغي

يحدث التماكب الفراغي لنفس الروابط في توجيهات مختلفة بالنسبة لبعضها البعض، ويمكن تقسيم التماكب الفراغي إلى:

تماكب مقرون ـ مفروق و fac-mer

يحدث تماكب مقرون-مفروق في المعقدات ذات الشكل الهندسي ثماني السطوح والمربع المستوي ولا يحدث في المعقدات ذات الشكل رباعي السطوح. فعندما تتجاور ربيطتان متشابهتان يقال عنهما مقرون (cis) وعندما تتقابل ربيطتان متشابهتان يقال عنهما مفروق (trans). وعندما تشغل ثلاث ربيطات متماثلة أحد وجوه الشكل الثماني السطوح، يسمى المتماكب وجهي (fac) ، في هذا النوع من المتماكبات تكون كل ربيطتين متماثلتين مقرونتين لبعضهما البعض. وعندما تكون الربيطات الثلاثة المتماثلة وأيون الفلز في مستوى واحد يسمى المتماكب زوالي (mer) ويمكن اعتبار هذا المتماكب مزيجاً من المقرونات والمفروقات.

التماكب الضوئي

يحصل التماكب الضوئي عندما لا تنطبق صورة المرآة لمركب معين عليه، ويدعى هذا التماكب بالضوئي لأن هذه المتماكبات فعالة ضوئياً أي أنها تدور الضوء المستقطب. يستخدم الرمز Λ كسابقة لوصف المعقد اليساري المتكون من ارتباط ثلاث ربيطات ثنائية السن، ويستخدم الرمز Δ كسابقة لوصف المعقد اليميني.

التماكب البنيوي

يحدث التماكب البنيوي عندما تكون الروابط مختلفة، فمثلاً تماكب الارتباط هو أحد الأنواع المتعددة للتماكب البنيوي في المعقدات التساندية (كما هو الحال في المركبات الأخرى)، يحصل تماكب الارتباط مع الربيطات مختلفة السن والتي يمكن أن ترتبط بالفلز من أكثر من جهة واحدة، فعلى سبيل المثال، NO₂ ليكاند مختلف السن وبمقدوره الارتباط مع الفلز عن طريق ذرة N أو ذرة O.

تسمية المعقدات

يمكن تلخيص القواعد الأساسية للتسمية بما يلي:

1. عند تسمية أيون معقد، تسمى الربيطات قبل تسمية الفلز.
2. تكتب أسماء الربيطات حسب التسلسل الأبجدي (لا تؤثر اللواحق العددية على الترتيب).
   • تضاف سابقة إلى الربيطات المتماثلة المتكررة تعبر عن عدد تكرر هذه الربيطات: ثنائي (-di)، أو ثلاثي (-tri)، أو رباعي (-tetra)، أو خماسي (-penta)، أو سداسي (-hexa)، أو سباعي (-hepta)، أو ثماني (-octa)، أو تساعي (-nona)، أو عشاري (-deca)، أو اثنا عشري (-dodeca)، أما في الربيطات متعددة السن تضاف إليها السوابق: مضاعف (بيس -bis) أو مثالث (تريس -tris) أو مرابع (تتراكيس -teterakis) أو مخامس (بنتاكيس -pentakis) وهكذا.
   • عادة ما تنتهي الربيطات الأنيونية بالمقطع o، فتحول sulfate إلى sulfato.
   • تسمى الربيطات المتعادلة بأسمائها الاعتيادية، عدا بعض الاستثناءات: NH₃ تصبح ammine، و H₂O تصبح aqua، و CO تصبح carbonyl، و NO تصبح nitrosyl.
3. يكتب اسم الفلز، وإذا كان المعقد أنيونياً تضاف اللاحقة ate، ويستخدم الاسم اللاتيني للفلز إن وجد (عدا الزئبق).
4. يعبر عن حالة التأكسد للذرة المركزية بعدد لاتيني بين قوسين.
5. يسمى الكتيون يليه الأنيون مفصولين بفاصلة.

وفيما يلي بعض الأمثلة:

ويشار إلى العدد التساندي للربيطات التي ترتبط بأكثر من فلز واحد (ربيطات جسرية) يشار إليه برقم أسفل الرمز الإغريقي μ قبل اسم الربيطة. يرمز لثنائي الوحدات لكلوريد الألمنيوم Al₂Cl₄(μ₂-Cl)₂.

طالع أيضاً

• معقد انتقال الشحنة

المراجع

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة الكيمياء