Composti di coordinazione: leganti

I composti di coordinazione, la cui chimica si basa in gran parte sul lavoro di Alfred Werner, Premio Nobel per la Chimica nel 1913, sono caratterizzati dalla presenza di leganti la cui classificazione può essere fatta considerando la loro carica, denticità o la struttura molecolare complessa che formano in essi

I leganti sono atomi, ioni o molecole che si legano, in un complesso o composto di coordinazione, a un atomo o uno ione centrale.
I leganti agiscono da basi di Lewis mentre l’atomo o lo ione centrale agisce da acido di Lewis e contengono almeno una coppia di elettroni da donare a un atomo/ione metallico.

Un legame covalente in cui uno dei gruppi di legame contribuisce con entrambi gli elettroni di legame al metallo è chiamato legame covalente coordinato . 

Composti di coordinazione: leganti in base alla carica

Essi possono essere negativi come, ad esempio, F^–, Cl^–, Br^–, I^–, CN^–, OH^– e NO₃^–. Esempi di leganti neutri sono molecole in cui un atomo presenta un doppietto elettronico solitario come H₂O, P(C₆H₅)₃, C₅H₅N, NH₂NH₂, CH₃NH₂.

Vi sono casi in cui il legante può avere carica positiva come nei complessi metallo-nitrosile. Il catione nitrosile è isoelettronico con monossido di carbonio, quindi il legame tra un ligando nitrosile e un metallo segue gli stessi principi del legame nei complessi carbonilici. Il catione nitrosile funge da donatore di due elettroni al metallo e accetta elettroni dal metallo tramite retrodonazione.

Denticità

La teoria VSEPR ci spiega la relazione tra geometria molecolare e ibridazione orbitale. Questo è il modo in cui abbiamo proceduto quando abbiamo descritto gli atomi di carbonio come ibridi sp, sp²  o sp³. Pertanto, se un metallo di transizione in un complesso di coordinazione ha un numero di coordinazione pari a 2 e se il complesso è lineare, l’atomo centrale è ibridato sp.

Ad esempio, Ag[NH₃]₂ ⁺, il cui numero di coordinazione è 2, ha orbitali s e p liberi disponibili per il legame. L’atomo d’argento è ibridato sp e il suo stato di ossidazione è +1  Un legante può coordinare l’atomo centrale utilizzando una coppia di elettroni o più di una coppia elettronica. Nel primo caso si dirà monodentato mentre nel secondo caso si dirà bidentato, o polidentato.

Il palladio metallico, Pd(0), ha una configurazione elettronica [Kr]4d¹⁰ . Pertanto, il livello energetico 4d è pieno e gli orbitali 5s e 5p sono vacanti. I complessi di coordinazione di Pd(0) che hanno quattro ligandi hanno una geometria tetraedrica in cui i ligandi sono collegati da orbitali ibridi sp³

Esempi di leganti monodentati sono gli alogenuri X^–, l’ammoniaca, il monossido di carbonio, l’acqua, lo ione idrossido, cianuro e tiocianato.

Tra i leganti bidentati vi sono l’etilendiammina, la fenantrolina e lo ione ossalato.

Tra i polidentati vi sono i tridentati come la dietilentriammina, i tetradentati come la trietilentetrammina, i pentadentati come l’etilendiammino triacetato e esadentati come l’EDTA.

Classificazione dei leganti in base alla struttura molecolare 

Un’altra classificazione dei leganti si basa sulla struttura molecolare complessa che formano nei composti di coordinazione. Secondo questa classificazione, i leganti sono divisi in:

• agenti chelanti che sono legati con lo stesso atomo o ione di metallo centrale formando una struttura di tipo ad anello. I leganti chelanti, infatti, generalmente formano una struttura ad anello attorno all’atomo o allo ione metallico centrale. L’esempio più comune è l’EDTA
• ambidentati che si legano all’atomo o ione metallico centrale attraverso più di un sito. L’esempio più comune è il tiocianato. Infatti sia lo zolfo che l’azoto possono legarsi all’atomo o ione metallico centrale dando MeSCN o MeNCS. Un altro esempio è lo ione nitrito NO₂^– che può legarsi tramite l’azoto o l’ossigeno