제20장 배위 화합물의 화학

전이 금속(Transition Metal)

스칸듐(Sc) 타이타늄(Ti) 바나듐(V) 크로늄(Cr) 망가니즈(Mn) 철(Fe) 코발트(Co) 니켈(Ni) 구리(Cu)

첫 번째 열 전이 금속의 산화상태 (가장 안정한 산화수는 붉은색으로 표시)

배위 화합물 배위 화합물 (coordination compound) : 일반적으로 착이온(complex ion)과 상대 이온(counter ion)으로 구성. 착이온 (complex ion) : 한 개 이상의 분자나 이온에 결합된 중심 금속 양이온 (metal cation)을 포함. 리간드 (ligand) : 착이온에서 금속을 둘러싸고 있는 분자나 이온. 모든 리간드는 비공유 원자가 전자쌍을 적어도 한 개 이상 가지고 있다. • H N H O • • Cl - • C O

배위 화합물 주개 원자 (donor atom) : 금속 원자에 직접 결합된 리간드의 원자. • H N H O • 배위수 (coordination number) : 착이온에서 중심 금속 원자를 둘러싸고 있는 주개 원자의 수. 리간드 종류 : 한 개의 주개 원자 한 자리 (monodentate) H2O, NH3, Cl- 두 개의 주개 원자 두 자리 (bidentate) ethylenediamine 세 개 이상의 주개 원자 여러 자리 (polydentate) EDTA

배위 화합물 H2N CH2 CH2 NH2 • 두 자리 리간드 (bidentate ligand) [Co(en)3]2+ 또는

여러 자리 리간드 (polydentate ligand) (EDTA) [PbEDTA]2- 킬레이트제 (chelating agent) : 두 자리 및 여러 자리 리간드

배위 화합물의 명명법 음이온을 양이온 앞에 명명한다 (참고, 영어명에서는 양이온을 음이온 앞에 명명한다). 착이온에 여러 가지 리간드가 있을 때, 우선 리간드를 영어명의 알파벳순으로 명명하고, 금속 이온을 마지막으로 명명한다. 음이온 리간드는 영어명 어간에 (-o)를 붙이고, 중성 리간드는 일반적으로 분자의 이름으로 부른다. 예외; H2O (아쿠아, aqua), CO (카보닐, carbonyl) 및 NH3 (암민, ammine). 특정 리간드가 여러 개 존재할 때, 라간드 앞에 다이(di-), 트라이(tri-), 테트라(tetra-), 펜타(penta-) 및 헥사(hexa-) 등의 그리스어 접두사를 사용한다. 만약 리간드 자체가 이미 그리스어 접두사를 포함하고 있으면 존재하는 리간드의 수를 나타내기 위해 비스(bis), 트리스(tris) 및 테트라키스(tetrakis) 등의 접두사를 사용한다. 금속의 산화수는 금속 이름 다음 괄호 속에 로마 숫자로 쓴다. 만약 착물이 음이온이면 이름이 산(–ate) 으로 끝난다.

배위화합물의 기하구조 배위수 구조 2 선형 4 사면체 또는 사각 평면 6 팔면체

배위화합물의 기하구조 입체이성질체 (Stereoisomer) :같은 종류, 같은 수의 원자들이 같은 연결 방식으로 결합되 지만 결합된 원자들의 공간 배열이 서로 다른 화합물이다. 기하 이성질체 (Geometric isomer) : 화학 결합을 끊지 않는 한 상호 전환이 불가능한 입체이성질체. cis-[Pt(NH3)2Cl2] trans-[Pt(NH3)2Cl2]

배위화합물의 기하구조 cis trans cis-[Co(NH3)4Cl2] trans-[Co(NH3)4Cl2] 인지요?

배위화합물의 기하구조 광학 이성질체 (Optical isomer) : 서로 겹쳐지지 않는 거울상 이성질체 cis-[Co(en)2Cl2] trans-[Co(en)2Cl2] 광학이성질체 광학이성질체 아님 키랄성(chiral) 비키랄성(achiral)

배위 화합물의 결합 x, y 및 z 축에 대한 d 궤도함수의 배향성 리간드가 없을 때, 다섯 개의 d 궤도함수는 모두 동일한 에너지를 갖는다!

배위 화합물의 결합 고립된 전이 금속 원자 결합된 전이 금속 원자 결정장 갈라짐 (Crystal field splitting, D) : 리간드가 존재할 때, 금속 원자에서 두 종류의 d 궤도함수 사이의 에너지 차이

배위 화합물의 결합 DE = hn

분광화학적 계열 (Spectrochemical Series) 배위 화합물의 결합 분광화학적 계열 (Spectrochemical Series) I- < Br- < Cl- < OH- < F- < H2O < NH3 < en < CN- < CO 약한 장 리간드 : D 값이 작다 강한 장 리간드 : D 값이 크다

몇 가지 전이 금속 이온에 대한 용액 내에서의 색 Ti3+ Cr3+ Mn2+ Fe3+ Co2+ Ni2+ Cu2+

배위 화합물의 결합 강한 리간드 장 약한 리간드 장

고스핀 및 저스핀 팔면체 착물의 궤도함수 도표

사면체 착물에서 d 궤도함수 사이의 결정장 갈라짐

사각 평면 착물의 d 궤도함수의 결정장 갈라짐

배위 화합물의 반응 교환 또는 치환 반응 안정도(stability) 산성 용액에서 열역학적으로 불안정(unstable) 속도론적 치환성 (lability): 반응하려는 경향성 반응이 완결되는데 며칠이 걸린다. 비활성 (inert) 착물의 예. 치환성 착물(labile complex)은 빠른 교환반응을 일으킨다.

Figure 20.20_A 생체계의 배위화합물 항암제; 시스플라틴