Räumlicher Bau von Komplexen

Hallo und herzlich willkommen zu Chemie.

Weißt du eigentlich warum Blut rot ist? Das liegt am roten Blutfarbstoff Hämoglobin. Es ist ein sogenannter KOMPLEX. Um Komplexe und ihren räumlichen Aufbau soll es in diesem Video gehen. Dafür habe ich das Thema unterteilt. Wir beginnen mit der Bedeutung von Komplexen für uns und unsere Umwelt. Danach sehen wir uns wiederholend den allgemeinen Aufbau an. Darüber kommen wir dann zur räumlichen Struktur und sehen uns etwas genauer Komplexe mit 2, 4 und 6 Liganden an. Es folgt die Stereoisomerie und zu guter letzt die Zusammenfassung.

Komplexe spielen eine große Rolle bei vielen biologischen Prozessen. Der rote Blutfarbstoff, Hämoglobin, ist ein Eisenkomplex. Er ist für den Sauerstofftransport in deinem Körper und allen Säugetieren verantwortlich. Dieser Komplex ist also überlebenswichtig. Ein weiterer enorm wichtiger Komplex ist das Chlorophyll. Es ist der grüne Farbstoff in Pflanzen. Er befähigt die Pflanze zur Fotosynthese. Erst dadurch gibt es auf unserer Erde überhaupt Sauerstoff in der Atmosphäre. Viele Enzyme sind Komplexe, sie wirken als Biokatalysatoren, zum Beispiel bei der Verdauung. Auch in der analytischen Chemie kommen sie zum Einsatz. Durch ihre leuchtenden Farben werden Komplexverbindung oft für Nachweisreaktionen genutzt. Du siehst Komplexe sind sehr wichtige Verbindungen. Wiederholen wir als erstes den allgemeinen Aufbau von Komplexen. Komplexe enthalten ein Zentralteilchen. Häufig sind dies Metall-Ionen. Wie zum Beispiel Silber-, Gold-, Kupfer und Eisen-Ionen. Diese Zentralteilchen sind von Liganden umgeben. Typische Liganden sind Ammoniak, Cyanid-Ionen, Chlorid-Ionen, Fluorid-Ionen, Wasser und Hydroxid-Ionen. Man schreibt Komplexe folgendermaßen: Als erstes das Zentralteilchen, hier Silber. Dann kommen die Liganden, Ammoniak in Klammern da es ein Molekül ist, und ihre Anzahl im Komplex. Das Ganze wird in eckige Klammern gesetzt. Zum Schluss schreibt man die Ladung an den Komplex. Da Ammoniak neutral ist und das Silber-Ion einfach positiv, ist auch der Komplex einfach positiv geladen. Soweit zum allgemeinen Aufbau. Wie sehen Komplexe denn nun räumlich aus. Das hängt stark von der Anzahl der Liganden ab. Die Anzahl der Donoratome des Liganden, die ans Zentralteilchen koordinieren, wird auch Koordinationszahl genannt. Sie bestimmt maßgeblich die geometrische Form, die auch Koordinationspolyeder genannt wird. Die häufigsten KZ sind 2, 4 und 6. Ausserdem hängt die Struktur vom Durchmesser und der Elektronenkonfiguration des Zentralteilchens ab. Auch der Raumbedarf der Liganden spielt hier eine Rolle. Du hast also gelernt, dass die Anzahl der Liganden die Struktur stark beeinflusst. Ich zeige dir nun welche bei den verschiedenen KZ möglich sind. Hat der Komplex 2 Liganden, ist er linear. Ein Beispiel ist der Diammin-Silber-Komplex. Bei 4 Liganden kann der Komplex quadratisch planar sein. Wie z.B. Tetraammin-Kupfer(II) oder Tetraedrisch. Dies ist der Fall bei Tetracyanido-Cuprat(I). Liegen im Komplex 6 Liganden vor, bildet sich eine oktaedrsiche Struktur. Ein Bsp hierfür ist das Hexacyanido-Ferrat(II).

Komplexe haben also vielfältige Strukturen. Sie weisen ausserdem Stereoisomerien auf. Dies bedeutet es gibt Verbindungen mit gleicher Chemischer Zusammensetzung und unterschiedlichem räumlichen Aufbau. Die Liganden sind also unterschiedlich angeordnet. Quadratisch planare Komplexe können eine cis/trans Isomerie aufweisen. Bei der cis-Form befinden sich die gleichen Liganden nebeneinander. Bei der trans-Form liegen sie sich gegenüber. Diese Form der Isomerie kommt auch in oktaedrischen Strukturen vor. Du siehst hier die cis-Form und hier die trans-Form. Bei tetraedrischen Strukturen ist eine cis/trans-Isomerie nicht möglich. Hier gibt es aber die Spiegelbild-Isomerie. Es verhalten sich 2 Verbindungen wie Bild und Spiegelbild. Besser zu verstehen ist es wenn du dir deine Hände ansiehst. Auch sie sind wie Bild und Spiegelbild. Egal wie du sie drehst und wendest, sie werden niemals identisch sein. Genauso ist es mit diesen 2 Komplexen. Sie haben gleiche physikalische Eigenschaften, aber haben eine unterschiedliche Wirkung auf polarisiertes Licht. Man spricht von optischer Aktivität.

Dieses Phänomen tritt auch bei oktaedrischen Komplexen auf. Häufig sieht man es bei Chelatkomplexen. Dies sind Komplexe mit Liganden die mehr als nur eine Bindung mit dem Zentralteilchen eingehen. Ein Beispiel dafür siehst du hier. EN steht für Ethylendiammin, es ist so ein mehrzähniger Ligand. Das waren jetzt jede Menge Informationen für dich. Die wichtigsten Punkte werde ich nun noch einmal zusammenfassen. Komplexe haben große Bedeutung in vielen biologischen Prozessen. Sie bestehen aus einem Zentralteilchen und Liganden, die dieses umgeben. Die häufigsten KZ sind: 2, 4 und 6. Die verschiedenen räumlichen Strukturen die bei Komplexen auftreten sind: linear, quadratisch planar, tetraedrisch und oktaedrisch. Bei Komplexen tritt Stereoisomerie auf. Zum einen die cis/trans-Isomerie und auch die Spiegelbild-Isomerie.

Vielen Dank für deine Aufmerksamkeit. Bis zum nächsten mal. Dein Mathias