Der Begriff Komplexverbindung stammt vom lateinischen "complexus" für Umarmung und beschreibt die charakteristische Anordnung der Teilchen.
Aufbau von Komplexverbindungen
Eine Komplexverbindung besitzt zwei Bereiche (Sphären).
Im inneren Bereich (innere Sphäre) befindet sich eine bestimmte Anzahl
von Teilchen (Moleküle oder Ionen), die symmetrisch um ein Zentralteilchen
(Ion oder Atom) herum angeordnet sind. Das Teilchen in der Mitte der inneren
Sphäre wird als Zentralatom
oder Zentral-Ion
bezeichnet. Die an ihm angelagerten Moleküle oder Ionen heißen
Liganden. Die Anzahl der Liganden
wird als Koordinationszahl
bezeichnet.
Gemeinsam bilden sie die Koordinationseinheit.
Es existieren komplexe Kationen und komplexe Anionen, aber auch elektrisch
neutrale Komplexe.
Handelt es sich um Komplex-Ionen, wird die äußere Sphäre
von Ionen gebildet, welche die Ladung des Komplex-Ions ausgleichen. Man
bezeichnet sie als Gegen-Ion. Komplex-Ion und Gegen-Ionen bilden eine
Einheit, die Komplexverbindung.
Komplexverbindungen bestehen meist aus Komplex-Ionen und Gegen-Ionen.
Sind das Zentralteilchen und die Liganden neutral, so besitzt die gesamte
innere Späre keine Ladung. Es handelt sich dann nicht um ein Komplex-Ion,
sondern um ein Komplexteilchen.
Aufgrund dieses Aufbaus herrschen in den Komplexen ganz besondere Bindungsverhältnisse.
Räumliche Anordnung der Teilchen
Die räumliche Anordnung der einzelnen Bestandteile
einer Komplexverbindung folgt geometrischen Strukturen. Sie sind von der
Größe und der Ladung des Zentralteilchens und der Anzahl und
dem Raumbedarf der Liganden abhängig. Es können lineare, tetraedrische,
quadratisch-planare, quadratisch-pyramidale oder oktaedrische Strukturen
auftreten (Bild 2).
Benennung von Komplexverbindungen
Die Benennung
der Komplexverbindungen erfolgt ähnlich wie bei Ionensubstanzen.
Zuerst gibt man den Namen des Kations an, dann den des Anions.
Die Koordinationseinheit wird folgendermaßen bezeichnet:
1. Anzahl der Liganden (griechische Zahlwörter)
2. Art der Liganden (in alphabetischer Reihenfolge)
3. Bezeichnung des Zentralteilchens
4. Ladung des Zentral-Ions
Den vollständigen Namen gibt man in einem Wort an.
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Formel
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Bezeichnung
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Natriumtetrahydroxoaluminat(III)
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Hexaaquachrom(III)-chlorid
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Ammoniumhexachloroplumbat(IV)
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Eigenschaften von Komplexverbindungen
Der besondere Aufbau bedingt spezielle Eigenschaften
der Komplexe. Diese sind erstaunlich stabil, sodass sie andere chemische
Reaktionen eingehen als die freien Liganden oder Zentralteilchen.
Bedeutung von Komplexverbindungen
In der Natur sind die Komplexverbindungen von großer
Bedeutung. Hämoglobin,
der rote Farbstoff im Blut, besteht aus vier gefalteten Polypeptidketten,
von denen jede im Innern einen Häm-Komplex gebunden hat. Im Häm-Komplex
ist ein Eisen(II)-Ion als Zentral-Ion zu finden. Dieses ist oktaedrisch von sechs Liganden umgeben. Auch Myoglobin, Vitamin
und Chlorophyll
sind Komplexverbindungen.
In der Waschmittelindustrie wurden bis in die 90er Jahre Phosphatkomplexe
zur Wasserenthärtung eingesetzt. Ihr Nachteil besteht darin, dass
sie über das Abwasser in die Gewässer gelangen. Dort dienen die
Phosphate als Pflanzennährstoffe und tragen zu einer Eutrophierung
der Gewässer bei. Daher werden sie heute durch andere Substanzen
ersetzt.
In der Technik werden schwer lösliche Verbindungen mittels Komplexen
aufgelöst, z.B. wird Aluminiumoxid aus Bauxit mittels konzentrierter Natronlauge als Hydroxokomplex herausgelöst.
Nicht zuletzt werden Komplexverbindungen für Nachweisreaktionen verwendet.
Bilden sich beim Nachweis schwer lösliche Niederschläge, können
diese auch für eine quantitative Analyse herangezogen werden.