Войти
A Координатная ковалентная связь, также известная как дативная связь, диполярная связь или координационная связь представляет собой разновидность 2-центральной, 2-электронной ковалентной связи, в которой два электрона происходят от одного и того же атома. Связывание ионов металла с лигандами включает такой вид взаимодействия. Этот тип взаимодействия является центральным в теории Льюиса.
Образование аддукта из аммиака и трифторида бора, включая образование координационная ковалентная связь. Координатная ковалентная связь является всеобъемлющей. Во всех ако-комплексах металлов [M (H 2O)n]) связь между водой и катионом металла описывается как координационная ковалентная связь. Взаимодействия металл-лиганд в большинстве металлоорганические соединения и большинство координационных соединений описаны аналогично.
Термин диполярная связь используется в органической химии для соединений такие как оксиды амина, электронная структура которых может быть описана в терминах основного амина, отдающего два электрона атому кислорода.
Стрелка → указывает, что оба электрона в связи происходят от остатка амина . В стандартной ковалентной связи каждый атом вносит один электрон. Следовательно, альтернативное описание состоит в том, что амин отдает один электрон атому кислорода, который затем используется с оставшимся неспаренным электроном на атоме азота для образования стандартной ковалентной связи. Процесс переноса электрона от азота к кислороду создает формальные заряды, поэтому электронная структура также может быть изображена как
хлорид гексамминкобальта (III) . Эта электронная структура имеет электрический диполь, отсюда и название полярной связи. В действительности атомы несут дробные заряды ; более электроотрицательный атом из двух, участвующих в связи, обычно несет частично отрицательный заряд. Единственным исключением из этого правила является окись углерода. В этом случае атом углерода несет частично отрицательный заряд, хотя он менее электроотрицателен, чем кислород.
Пример дативной ковалентной связи обеспечивается взаимодействием между молекулой аммиака, основания Льюиса с неподеленной парой электронов на атоме азота, и трифторид бора, кислота Льюиса в силу того, что атом бора имеет неполный октет электронов. При образовании аддукта атом бора приобретает октетную конфигурацию.
Электронная структура координационного комплекса может быть описана в терминах набора лигандов, каждый из которых отдает пару электронов металлическому центру. Например, в хлориде гексамминкобальта (III) каждый аммиачный лиганд отдает свою неподеленную пару электронов иону кобальта (III). В этом случае образующиеся связи описываются как координационные связи.
Во всех случаях связь, будь то дательная или «нормальная» совместная электронная связь, является ковалентной связью. Обычно приставка «диполярный», «дательный» или «координата» просто служит для указания происхождения электронов, используемых при создании связи. Например, F 3 B ← O (C 2H5)2("трифторид бора (диэтил) эфират ") получают из BF 3 и: O (C 2H5)2, в отличие от радикальных разновидностей [• BF 3 ] и [• O (C 2H5)2]. Дательный падеж также удобен с точки зрения обозначений, так как формальные обвинения не требуются: мы можем написать D : + () A ⇌ D → A, а не D – A (здесь: и () обозначают неподеленную пару и пустую орбиталь на доноре электронной пары D и акцепторе A, соответственно). Обозначения иногда используются, даже когда Кислотно-основная реакция Льюиса носит лишь условный характер (например, сульфоксид R 2 S → O редко, если вообще когда-либо, образуется при взаимодействии сульфида R 2 S с атомарным кислородом O)., большинство химиков не предъявляют никаких претензий к свойствам связи, выбирая одну нотацию вместо другой (формальные обвинения или связь со стрелкой).
В целом верно, что облигации изображены таким образом полярно ковалентны, иногда сильно, и некоторые авторы утверждают, что существуют реальные различия в свойствах дательной связи и связи с разделением электронов и предполагают, что отображение дательной связи более уместно в определенных ситуациях. Еще в 1989 году Хааланд охарактеризовал дативные связи как (i) слабые и длинные связи; (ii) лишь небольшая степень переноса заряда происходит во время образования связи; и (iii) предпочтительный режим диссоциации в газовой фазе (или инертном растворителе с низким ε) является гетеролитическим, а не гомолитическим. Аддукт аммиак-боран (H 3 N → BH 3) приводится в качестве классического примера: связь слабая, с энергией диссоциации 31 ккал / моль (ср. 90 ккал / моль для этана) и длинной, равной 166 пм (ср. 153 пм для этана), и молекула обладает дипольным моментом 5,2 дптр, что подразумевает перенос всего 0,2 е от азота к бору. Гетеролитическая диссоциация H 3 N → BH 3, по оценкам, требует 27 ккал / моль, подтверждая, что гетеролиз на аммиак и боран более благоприятен, чем гомолиз на катион-радикал и анион-радикал. Однако, помимо четких примеров, существует значительный спор относительно того, когда конкретное соединение квалифицируется и, таким образом, общая распространенность дательного падежа (по сравнению с предпочтительным определением автора). Вычислительные химики предложили количественные критерии для различения двух «типов» связи.
Некоторые неочевидные примеры, в которых дативная связь считается важной, включают субоксид углерода (O≡C → C ← C≡O), тетрааминоаллены (описанные с использованием языка дативных связей как «карбодикарбены»; (R 2N)2C → C ← C (NR 2)2), карбодифосфоран Ramirez (Ph) 3 P → C ← PPh 3) и бис (трифенилфосфин) иминий катион (Ph 3 P → N ← PPh 3), все из которых демонстрируют значительно изогнутую равновесную геометрию, хотя и имеют неглубокий барьер для изгиба. Простое применение обычных правил для рисования структур Льюиса путем максимизации связи (с использованием связей с разделением электронов) и минимизации формальных зарядов предсказывает структуры гетерокумулена и, следовательно, линейные геометрические формы для каждого из этих соединений. Таким образом, эти молекулы, как утверждается, лучше моделируются как координационные комплексы: C: (углерод (0) или «карбон») или: N: (мононазоткатион) с CO, PPh 3 или N-гетероцикликарбенами в качестве лигандов, при этом неподеленные пары на центральном атоме определяют изогнутую геометрию. Однако полезность этой точки зрения оспаривается.
.
