Definition der Koordinationsnummer in der Chemie

Das Koordinationsnummer eines Atoms in einem Molekül ist die Anzahl der an das Atom gebundenen Atome. In der Chemie und Kristallographie beschreibt die Koordinationszahl die Anzahl der Nachbaratome in Bezug auf ein Zentralatom. Der Begriff wurde ursprünglich 1893 vom Schweizer Chemiker Alfred Werner (1866-1919) definiert. Der Wert der Koordinationszahl wird für Kristalle und Moleküle unterschiedlich bestimmt. Die Koordinationszahl kann von 2 bis 16 variieren. Der Wert hängt von der relativen Größe des Zentralatoms und der Liganden sowie von der Ladung der elektronischen Konfiguration eines Ions ab.

Die Koordinationszahl eines Atoms in einem Molekül oder einem mehratomigen Ion wird durch Zählen der Anzahl der daran gebundenen Atome ermittelt (Anmerkung: nicht durch Zählung der Anzahl der chemischen Bindungen).

Es ist schwieriger, die chemische Bindung in Festkörperkristallen zu bestimmen, daher wird die Koordinationszahl in Kristallen durch Zählen der Anzahl benachbarter Atome ermittelt. Am häufigsten betrachtet die Koordinationszahl ein Atom im Inneren eines Gitters, dessen Nachbarn sich in alle Richtungen erstrecken. In bestimmten Zusammenhängen sind jedoch Kristalloberflächen wichtig (z. B. heterogene Katalyse und Materialwissenschaften), bei denen die Koordinationszahl für ein inneres Atom die ist Bulk-Koordinierungsnummer und der Wert für ein Oberflächenatom ist der Oberflächenkoordinationsnummer.

In Koordinationskomplexen zählt nur die erste (Sigma-) Bindung zwischen Zentralatom und Liganden. Pi-Bindungen an die Liganden gehen nicht in die Berechnung ein.

Beispiele für Koordinationsnummern

Kohlenstoff hat eine Koordinationszahl von 4 in einem Methan (CH₄) Molekül, da vier Wasserstoffatome daran gebunden sind.
In Ethylen (H₂C = CH₂) beträgt die Koordinationszahl jedes Kohlenstoffs 3, wobei jedes C für insgesamt 3 Atome an 2H + 1C gebunden ist.
Die Koordinationszahl eines Diamanten beträgt 4, da jedes Kohlenstoffatom in der Mitte eines regulären Tetraeders liegt, der aus vier Kohlenstoffatomen besteht.

Berechnung der Koordinationsnummer

Hier sind die Schritte zum Identifizieren der Koordinationsnummer einer Koordinationsverbindung.

Identifizieren Sie das Zentralatom in der chemischen Formel. Normalerweise ist dies ein Übergangsmetall.
Suchen Sie das Atom, Molekül oder Ion, das dem zentralen Metallatom am nächsten liegt. Finden Sie dazu das Molekül oder Ion direkt neben dem Metallsymbol in der chemischen Formel der Koordinationsverbindung. Befindet sich das Zentralatom in der Mitte der Formel, befinden sich auf beiden Seiten benachbarte Atome / Moleküle / Ionen.
Addiere die Anzahl der Atome des nächsten Atoms / Moleküls / Ions. Das Zentralatom kann nur an ein anderes Element gebunden sein, Sie müssen jedoch die Anzahl der Atome dieses Elements in der Formel notieren. Befindet sich das Zentralatom in der Mitte der Formel, müssen Sie die Atome im gesamten Molekül addieren.
Bestimmen Sie die Gesamtzahl der nächsten Atome. Wenn das Metall zwei gebundene Atome hat, addieren Sie beide Zahlen,

Geometrie der Koordinationsnummer

Für die meisten Koordinationszahlen gibt es mehrere mögliche geometrische Konfigurationen.

Koordinierungsnummer 2-linear
Koordinierungsnummer 3-trigonal planar (z. B. CO₃^2-), trigonale Pyramide, T-förmig
Koordinierungsnummer 4-tetraedrisch, quadratisch planar
Koordinierungsnummer 5-quadratische Pyramide (z. B. Oxovanadiumsalze, Vanadyl VO²⁺), trigonale Bipyramide,
Koordinierungsnummer 6-hexagonal planar, trigonales Prisma, oktaedrisch
Koordinierungsnummer 7-mit einer Kappe bedecktes Oktaeder, mit einer Kappe bedecktes trigonales Prisma, fünfeckige Bipyramide
Koordinierungsnummer 8-Dodekaeder, Würfel, quadratisches Antiprisma, sechseckige Bipyramide
Koordinierungsnummer 9-dreiseitig zentriertes trigonales Prisma
Koordinierungsnummer 10-bicapped square antiprism
Koordinierungsnummer 11-allseitiges mit einer Kappe versehenes trigonales Prisma
Koordinierungsnummer 12-Kuboktaeder (z. B. Cerammoniumnitrat - (NH₄)₂Ce (NO₃)₆)

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