Qu'est-ce qu'un lien covalent coordonné? (avec des exemples)

Unliaison covalente coordonnéeou lien de coordination est un type de liaison dans lequel l'un des atomes attachés fournit tous les électrons partagés.

Dans une simple liaison covalente, chaque atome fournit un électron à la liaison. D'autre part, il doit être une liaison de coordination, les atomes qui donne des électrons pour former une liaison sont appelés atome donneur, comme l'atome accepte la paire d'électrons à rejoindre appelé atome accepteur (Clark, 2012).

Une liaison de coordination est représentée par une flèche qui part des atomes donneurs et se termine à l'atome accepteur (figure 1). Dans certains cas, le donneur peut être une molécule.

Dans ce cas, un atome dans la molécule peut donner paire d'électrons, ce qui serait la molécule de base de Lewis tandis que la capacité d'accepteur serait l'acide de Lewis (Coordinate liaison covalente, S.F.).

Un lien de coordination a des caractéristiques similaires à celles d'un simple lien covalent. Les composés possédant un tel lien ont généralement bas point de fusion et d'ébullition avec une interaction coulombienne inexistante entre les atomes (contrairement à la liaison ionique), et les composés sont très solubles dans l'eau (Atkins, 2017).

Quelques exemples de liaisons covalentes coordonnées

L'exemple le plus courant de liaison de coordination est l'ion ammonium, formé par la combinaison d'une molécule d'ammoniac et d'un proton provenant d'un acide.

Dans l'ammoniac, l'atome d'azote a une paire d'électrons après avoir terminé son octet. Faites don de cette paire solitaire à l'ion hydrogène, de sorte que l'atome d'azote devienne un donneur. L'atome d'hydrogène devient l'accepteur (Schiller, S.F.).

Un autre exemple courant de liaison dative est la formation de l'ion hydronium. Comme avec l'ion ammonium, la paire d'électrons libres de la molécule d'eau sert de donneur au proton qui est l'accepteur (Figure 2).

Cependant, il faut prendre en compte qu'une fois le lien de coordination établi, tous les hydrogènes liés à l'oxygène sont exactement équivalents. Quand un ion hydrogène est cassé à nouveau, il n'y a pas de discrimination entre le type d'hydrogène libéré.

Un excellent exemple d'une base de réaction acide de Lewis, illustrant la formation d'une coordonnée réaction de formation de liaison covalente est le produit d'addition de trifluorure de bore avec de l'ammoniac.

Le trifluorure de bore est un composé qui n’a pas de structure de gaz noble autour de l’atome de bore. Le bore ne contient que 3 paires d’électrons dans sa couche de valence. On dit donc que le BF3 est déficient en électrons.

La paire non partagée d'électrons d'azote ammoniacal peut être utilisée pour surmonter cette déficience, et un composé impliquant une liaison de coordination est formé.

Cette paire d'électrons d'azote est donnée à l'orbitale p vide du bore. Ici, l'ammoniac est la base de Lewis et BF3 est l'acide de Lewis.

Chimie de coordination

Il existe une branche de la chimie inorganique dédiée exclusivement à l'étude des composés qui forment des métaux de transition. Ces métaux se lient à d'autres atomes ou molécules par des liaisons de coordination pour former des molécules complexes.

Ces molécules sont appelées composés de coordination et la science qui les étudie s'appelle la chimie de coordination.

Dans ce cas, la substance attachée au métal, qui serait le donneur d'électrons, est connue sous le nom de ligand et les composés de coordination sont généralement appelés complexes.

des composés de coordination comprennent des substances telles que la vitamine B12, de l'hémoglobine et de la chlorophylle, les colorants et les pigments, et les catalyseurs utilisés dans la préparation de substances organiques (Jack Halpern, 2014).

Un exemple d’ion complexe serait le complexe de cobalt [Co (NH₂CH₂CH₂NH₂2ClNH₃]²⁺ qui serait la dichloroaminéthylènediamine de cobalt (IV).

La chimie de coordination est née des travaux d'Alfred Werner, un chimiste suisse qui a examiné divers composés de chlorure de cobalt (III) et d'ammoniac. Après avoir ajouté de l'acide chlorhydrique, Werner a observé que l'ammoniac ne pouvait pas être complètement éliminé. Ensuite, il a proposé que l’ammoniac soit plus étroitement lié à l’ion de cobalt central.

Cependant, lorsqu'on ajoute du nitrate d'argent aqueux, l'un des produits formés est le chlorure d'argent solide. La quantité de chlorure d'argent formée était liée au nombre de molécules d'ammoniac liées au chlorure de cobalt (III).

Par exemple, lorsque du nitrate d’argent a été ajouté au₃ · 6NH₃les trois chlorures ont été convertis en chlorure d'argent.

Cependant, lorsque du nitrate d’argent a été ajouté au₃ · 5NH₃, seulement 2 des 3 chlorures ont formé du chlorure d'argent. Lorsque CoCl a été traité₃.4NH₃ avec du nitrate d'argent, l'un des trois chlorures précipités sous forme de chlorure d'argent.

Les observations qui en ont résulté ont suggéré la formation de composés complexes ou de composés de coordination. Dans la sphère de la coordination interne, également appelée première sphère dans certains textes, les ligands sont directement liés au métal central.

Dans la sphère externe de la coordination, parfois appelée seconde sphère, d'autres ions sont liés à l'ion complexe. Werner a reçu le prix Nobel en 1913 pour sa théorie de la coordination (Introduction to Coordination Chemistry, 2017).

Cette théorie de la coordination fait que les métaux de transition ont deux types de valence: la première valence, déterminée par le nombre d’oxydation du métal et l’autre valeur appelée le nombre de coordination.

Le nombre d'oxydation indique combien de liaisons covalentes peuvent être formées dans le métal (par exemple, le fer (II) produit du FeO) et le nombre de coordination indique combien de liaisons de coordination peuvent être formées dans le complexe (exemple:₄]^- et [FeCl₄]^2-) (Composés de coordination, 2017).

Dans le cas du cobalt, il a la coordination numéro 6. C'est pourquoi, dans les expériences de Werner, lors de l'ajout de nitrate d'argent, on a toujours obtenu la quantité de chlorure d'argent qui laisserait un cobalt hexacoordonné.

Les liaisons de coordination de ce type de composé ont pour caractéristique d'être colorées.

En fait, ils sont responsables de la coloration typique associée à un métal (fer rouge, cobalt bleu, etc.) et sont importants pour l'absorption spectrophotométrique et les essais d'émission atomique (Skodje, S.F.).

Références

1. Atkins, P. W. (23 janvier 2017). Liaison chimique. Récupéré de britannica.com.
2. Clark, J. (septembre 2012). COLLAGE COORDONNÉ (DATIVE COVALENT). Récupéré de chemguide.co.uk
3. Coordonner le lien covalent. (S.F.). Récupéré de chemistry.tutorvista.
4. Composés de coordination. (2017, 20 avril). Récupéré dechem.libretexts.org.
5. Introduction à la chimie de coordination. (2017, 20 avril). Extrait de chem.libretexts.org.
6. Jack Halpern, G. B. (2014, 6 janvier). Composé de coordination. Récupéré de britannica.com.
7. Schiller, M. (S.F.). Coordonner la liaison covalente. Récupéré depuis easychem.com.
8. Skodje, K. (S.F.). Lien covalent coordonné: définition et exemples. Récupéré de study.com.