Координационная геометрия

Термин геометрическая координация используется в целом ряде смежных областей химии — химии/физики твердого тела и не только.

Молекулы

Координационная геометрия атома в геометрическом соединении, образованном атомами вокруг центрального атома.

Координационные комплексы неорганических соединений

В области неорганических геометрических комплексов координации эти соединения являются геометрическими моделями, образованными атомами лигандов, которые связаны с центральным атомом в молекуле и комплексным соединением. Геометрическое расположение варьируется в зависимости от количества и типа лигандов, связанных с центром, состоящим из металла, а также координационного преимущества (англ. the coordination preference) центрального атома, как правило, металла в координационном комплексе. Число соединений (то есть число σ-связей между центральным атомом и лигандами), называется координационным числом. Геометрическая модель может быть описана как многогранник, где вершины многогранника являются центрами координации атомов лигандов.

Координационное преимущество металла часто варьируется в зависимости от его степени окисления. Число координационных связей (координационное число) может варьироваться от двух до 20.

Одна из самых распространенных геометрических координаций — октаэдрическая, где шесть лигандов координируются к металлу симметричным распределением, что ведет к образованию октаэдра, если линии нарисованы между лигандами. Менее встречающиеся в общей геометрии координации являются формы тетраэдра и «плоского квадрата» (2D квадрат).

Теория кристаллического поля может быть использована для объяснения относительной устойчивости соединений переходных металлов различной геометрической координации, а также наличия или отсутствия парамагнетизма.

ТОЭП может быть использована для предсказания геометрии комплексов основных элементов группы (исключение составляют актиноиды и лантаноиды).

Кристаллографическое использование

В кристаллической структуре геометрическая модель атома является геометрической структурой координации атомов, где определение координации атомов зависит от связей в модели. Например, в каменной соли, ионный состав каждого атома натрия содержит шесть ближайших соседних хлорид-ионов в октаэдрической геометрии и каждый хлорид аналогично — шесть соседних ионов натрия в октаэдрической геометрии. В металлах с объемноцентрированной структурой каждый атом имеет связь с восмью ближайшими другими атомами с кубической геометрией. В металлах с гранецентрированной кубической структурой каждый атом имеет двенадцать связей с соседними атомами с кубооктаэдрической геометрией.

Таблица координационной геометрии

Координационное число	Геометрия	Изображение	Примеры дискретных (конечных) комплексов	Примеры на кристаллах
2	линейная		Ag(CN)2− в KAg(CN)2	Ag в цианиде серебра, Au в AuI
3	плоский треугольник		Cu(CN)32− в Na2Cu(CN)3·3H2O	O в TiO2 (структура рутила)
4	тетраэдр		CoCl42−	Zn и S в сульфиде цинка, Si в диоксиде кремния
4	квадрат		AgF4−	CuO
5	тригональная бипирамидальная		SnCl5−
5	квадратная пирамидальная		InCl52− в (NEt4)2InCl5
6	октаэдр		Fe(H2O)62+	Na и Cl в хлориде натрия
6	тригональная призматическая		Mo(SCHCHS)3	As в NiAs, Mo в MoS2
7	пентагональная бипирамидальная		ZrF73− в (NH4)3ZrF7	Pa в PaCl5
7	гранецентрированная октаэдрическая		[HoIII(PhCOCHCOPh)3(H2O)]	La в La2O3
7	тригональная призматическая, квадратическая моногранецентрированная		TaF72− в K2TaF7
8	куб			Хлорид цезия, фторид кальция
8	квадратная антипризматическая		TaF83− в Na3TaF8	Хлорид тория(IV)
8	додекаэдр		Mo(CN)84− в K4[Mo(CN)8].2H2O	Zr в K2ZrF6
8	гексагональная бипирамидальная			N в Li3N
8	октаэдр			Ni в арсениде никеля
8	тригональная призматическая			Ca в CaFe2O4
8	тригональная призматическая, квадратная лицевая двуребристая			PuBr3
9	тригональная призматическая, квадратная лицевая триребристая		[ReH9]2− в нонагидроренате калия	SrCl2·6H2O , Th в RbTh3F13
9	англ. monocapped square antiprismatic		[Th(торополонат)4(H2O)]	La в LaTe2
10	англ. bicapped square antiprismatic		Th(C2O4)42−
11			Th в [ThIV(NO3)4(H2O)3] (NO3−)
12	икосаэдр		Th в Th(NO3)62−-ион в Mg[Th(NO3)6]·8H2O
12	кубооктаэдрон		ZrIV(η³−(BH4)4)
12	антикубооктаэдон
14	двуребристая антипризматичная гексагональная		U(BH4)4

Именование неорганических соединений

ИЮПАК ввел полиэдрический символ (англ. Polyhedral symbol) в части «рекомендации номенклатуры по ИЮПАК в неорганической химии 2005» (англ. IUPAC nomenclature of inorganic chemistry 2005 recommendations) для описания геометрии вокруг атома в соединении.

IUCr (International Union of Crystallography) предложили символ, который показывается как верхний индекс в квадратных скобках в химической формуле. Например, CaF₂ будет записан как Ca^[8СВ]F₂^[4T], где [8СВ] означает что это кубическая координация и [4T] означает — четырехгранная. Эквивалентный символ в ИЮПАК обозначается как CU−8 и T-4 соответственно.

Символ ИЮПАК применим к комплексам и молекулам, в то время как по предложению IUCr это относится к кристаллическим твердым телам.

См. также

• Молекулярная геометрия
• Теория поля лигандов

Эта страница в последний раз была отредактирована 24 июня 2022 в 20:50.