Survey
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Bond valence method wikipedia , lookup
Metal carbonyl wikipedia , lookup
Hydroformylation wikipedia , lookup
Oxidation state wikipedia , lookup
Jahn–Teller effect wikipedia , lookup
Spin crossover wikipedia , lookup
Stability constants of complexes wikipedia , lookup
Metalloprotein wikipedia , lookup
Evolution of metal ions in biological systems wikipedia , lookup
Today’s(Topics!Coordination)Chemistry)I" " • Transition)metals) • Coordination)compounds) • Structure)and)isomerism) ) ) ) ) ) Related)Problems)from)Spring)2009)Final)Exam:)32) Corresponding)Connect)Problem:)Set)9:)1–3,)10,)13 ) ) ) Table)and)figure)taken)from)Chemistry,)4th)ed.)by)J.)McMurray)and)R.)C.)Fay,)PrenticeJHall,)2004) All,materials,are,©,2012–2013,Lynmarie,A.,Posey,and,Michigan,State,University,unless,otherwise,noted;, all,rights,reserved., ) Learning(Objectives((Lecture'23)" You)should:) 1. be)able)to)write)the)valenceJshell)electron)configuration)for)firstJrow)transition) metals)and)their)ions.) 2. be)familiar)with)the)trends)in)atomic)and)ionic)radii,)electronegativities,)first) ionization)potentials,)densities,)and)ease)of)oxidation)across)the)first)row)of)transition) metals.) 3. be)able)to)predict)the)range)of)possible)oxidation)states)for)the)firstJrow)transition) metals)and)the)types)of)bonding)associated)with)the)various)oxidation)states.) 4. understand)what)a)coordination)compound)is)and)how)coordinate)covalent)bonds)are) formed.) 5. be)able)to)identify)the)Lewis)acid)and)Lewis)base)in)reactions)leading)to)formation)of) coordination)compounds.) 6. be)prepared)to)distinguish)between)the)different)types)of)isomers)in)coordination) compounds/complexes.) 7. know)how)to)predict)the)number)of)geometrical)isomers)given)the)formula)for)a) coordination)complex.) 8. be)able)to)identify)species)that)are)optically)active.) ) ) 2)) ) Properties)of!Transition)Metals" " First!Row"Transition"Metals"(Table!McMurray"&"Fay)" • ValenceJshell)electron)configuration)4! ! 3! ! )(n)=)1–10),)except)Cr)4! ! 3! ! )and)Cu) 4! ! 3!!" ,)where)the)greater)stability)of)a)halfJfilled)or)completely)filled)3d)shell) results)in)an)electron)being)moved)from)the)4s)orbital)to)a)3d)orbital.) • Ions)are)formed)by)first)removing)electrons)from)the)4s)orbital)followed)by)removal) from)3d)orbitals.)(See)the)configurations)for)! !! )and)! !! )given)below.)) ) ) ) ) 3)) ) General"Trends" Use)the)tables)given)above)and)in)the)published)lecture)notes)to)determine)the)trends)in) the)following)properties)of)firstJrow)transition)metals)moving)from)left)to)right)across)the) row:) • atomic)radius) • ionic)radius) • density) • electronegativity) • first)ionization)potential) • ease)of)oxidation) The)general)trends)in)these)properties)can)be)understood)by)recognizing)that)moving) from)left)to)right)across)the)first)row)of)transition)metals)corresponds)to)adding)electrons) to)the)3d)subshell)while)nuclear)charge)increases.) ) ) 4)) ) Multiplicity)of)Oxidation)States" " TakeJhome)messages:)) • FirstJrow)transition)metals)in)the)center)of)the)row)show)the)largest)range)of)possible) oxidation)states.)) • Bonding)is)primarily)ionic)in)character)for)oxidation)states)+1,)+2,)and)+3.) ) ) 5)) ) Oxidation)States)of)Chromium" ) " ) 6)) ) Coordination)Chemistry" Reaction)between)a)transition)metal)(Lewis)acid))and)a)ligand)(Lewis)base))results)in) formation)of)a)coordinate)covalent)bond:) ) Metal!+: Ligand → Metal: Ligand!!!!!(complex!or!coordination!compound)) ) In)coordinate)covalent)bonds)one)of)the)reactants)provides)both)of)the)electrons)needed) to)form)the)bond.) Example:) ) Co!! + 6NH! → [Co(NH! ) ! ] !! ) ) In)this)complex)Co!! )has)a)coordination)number)of)6.)The)species)contained)within)the) brackets)are)found)within)the)coordination,sphere)for)the)complex.)All)six)of)the)NH3) molecules)are)coordinated)to)the)metal.) ) ) 7)) ) Structure'of'Coordination'Compounds" " Alfred"Werner" • pioneer)in)determining)the)structures)of)coordination)compounds)(1913)Nobel)Prize) in)Chemistry)) • proposed)that)transition)metals)possess)two)types)of)valencies) • Primary)valencyJoxidation)number)of)the)transition)metal) • Secondary)valencyJcoordination)number,)a)directed)valency)that)determines)the) shape)of)the)compound) • was)able)to)prepare)several)different)compounds)of)Co3+)with)NH3:) CoCl3•6NH3)(yellow)) CoCl3•5NH3)(purple)) CoCl3•4NH3)(green)) CoCl3•4NH3)(violet)) CoCl3•3NH3)(green)) CoCl3•5NH3•H2O)(red)) ) ) 8)) ) Werner)used)three)experiments)to)infer)the)structure)of)these)complexes:) • addition)of)aqueous)HCl)(no)evidence)of)neutralization)reaction)observed)) • reaction)with)aqueous)AgNO3)(precipitation)of)differing)amounts)of)AgCl,)depending) on)complex)) • measurement)of)solution)conductivity)when)complexes)dissolved)in)water) ) ) 9)) ) Summary'of'Results'from'Werner’s'Pivotal'Experiments" None)of)the)compounds)formed)by)Co!! )with)NH! )and)Cl! )reacted)with)HCl(aq).) CoCl3•6NH3"(yellow)" • 3)Cl! )ions)reacted)with)AgNO!(!") )to)form)the)white)precipitate)AgCl.)) ) ) ) ) ! Ag ! (!") + Cl(!") ⇌ AgCl(!) ) • Electrical)conductivity)measurements)indicated)that)4)ions)were)produced)when)the) complex)was)dissolved)in)water.) " ) 10)) ) CoCl3•5NH3"(purple) • 2)Cl! )ions)reacted)with)AgNO!(!") )to)form)AgCl.) • 3)ions)were)produced)when)the)complex)was)dissolved)in)water.) ) ) ) ) CoCl3•4NH3"(both"the"green"and"violet"isomers) • 1)Cl! )ion)reacted)with)AgNO!(!") )to)form)AgCl.) • 2)ions)were)produced)when)the)complex)was)dissolved)in)water.) " ) ) ) 11)) ) CoCl3•3NH3"(green) • No)AgCl)precipitate)formed.) • No)ions)were)produced)when)the)complex)was)dissolved)in)water.)The)solubility)of) this)compound)was)low.) ) ) ) ) CoCl3•5NH3•H2O"(red) • 3)Cl! )ions)reacted)with)AgNO!(!") )to)form)AgCl.)) • 4)ions)were)produced)when)the)complex)was)dissolved)in)water.) ) ) 12)) ) Structure'&'Isomerism" IsomersJCompounds)with)the)same)formula)but)different)arrangements)of)atoms) Types"of"Isomers" StereoisomersJCompounds)having)the)same)connections)(bonds))but)different)spatial) arrangements)of)atoms.)In)coordination)compounds)the)same)set)of)ligand)donor)atoms) form)coordinate)covalent)bonds)with)the)metal) • Geometrical,isomers,(diastereoisomers)Jdifferent)arrangements)of)ligands)around)the) metal)that)are)not)mirror)images.) • Optical,isomersJnonsuperimposable)mirror)images)(enantiomers)) Structural,(constitutional),isomersJCompounds)with)different)connections)between)atoms.) In)coordination)compounds)this)corresponds)to)different)sets)of)ligand)donor)atoms) coordinated)to)the)metal)ion.) • LinkageJsame)ligand)coordinated)to)metal)but)using)different)donor)atom)(see)next) lecture)) • Ionization)[Co(NH3)5Br]SO4)(violet))vs.)[Co(NH3)5SO4]Br)(red)Jform)different)ions)in) solution) ) ) 13)) ) • Hydration)(special)type)of)ionization)isomer))[Cr(H2O)6]Cl3)(violet))vs.)) [CrCl(H2O)5]Cl2•H2O)(blueJgreen))vs.)[CrCl2(H2O)4]Cl•2H2O)(blueJgreen)) • Coordination)(exchange)of)one)or)more)ligands)between)a)cationic)and)an)anionic) coordination)complex))) [Cr(NH3)6][Fe(CN)6])vs.)[Fe(NH3)6][Cr(CN)6]) ) ) 14)) ) Geometrical+Isomerism" How)many)possible)arrangements)exist)for)the)ligands)in)the)following)compounds?) [Co(NH3)6]3+)[hexaamminecobalt(III)]) ) ) ) ) ) [Co(NH3)5Cl]2+)[pentaamminechlorocobalt(III)]) ) ) ) ) 15)) ) [Co(NH3)4Cl2]+)[tetraamminedichlorocobalt(III)]) ) ) ) ) ) ) ) [Co(NH3)3Cl3])[triamminetrichlorocobalt(III)]) ) ) ) ) ) ) ) ) 16)) ) Why)did)Werner)propose)an)octahedral)arrangement)for)six)ligands)rather)than)trigonal) prism)or)planar)hexagonal)arrangements?) ) ) 17)) ) Optical(Isomerism" " Optical,isomers,(enantiomers),are,optically,active,(chiral).)They)rotate)the)plane)of)the) electric)field)vector)in)planeJpolarized)light.) Optical)isomers)do)not)possess)a)plane)of)symmetry)or)center)of)symmetry.) ) The)ligand)in)these) optically)active) complexes)is) ethylenediamine) (NH2CH2CH2NH2,) en).) ) (FigureJMcMurray)&)Fay)) ) ) 18)) ) Problem:)Isomerism)in)Coordination)Compounds" " How)many)isomers)does)the)complex)ion)[Co(NH3)3Br3])have?)What)type)of)isomerism)is) this)called)(geometric,)optical,)structural)?) ) ) 19))