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Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Koordinationsverbindungen / Komplexverbindungen, Liganden, Zentralatom, Koordinationszahl, einzähnige/mehrzähnige Liganden, Nomenklatur, 18-Elektronenregel

Themen heute: Komplexchemie-II, Wasserstoffbrückenbindungen, wichtige Begriffe, Reaktions-gleichungen, chemische Gleich-gewichte

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Komplexchemie nach A. Werner

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Komplexchemie nach A. Werner Die Zahl der gebundenen Liganden heißt Koordinationszahl

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Komplexchemie nach A. Werner

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Komplexchemie nach A. Werner

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Komplexchemie nach A. Werner

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Komplexchemie – Nomenklatur • alte Nomenklatur Benennung nach Farben

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Komplexchemie nach A. Werner Nomenklatur

• Kationen zuerst, dann Anionen • Komplexanionen bekommen die Endung -at • Anzahl Liganden nach griechischen Zahlwörtern •Oxidationszustand des Metalls wird mit angegeben

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Komplexchemie nach A. Werner Nomenklatur

[Co(NH3)6]Cl3: Cobalt(III)hexamin-chlorid [Fe(H2O)6]Cl2: Eisen(II)hexaqua-dichlorid Na[CoCl4]: Natrium-tetrachlorocobaltat(III) (-tetrachloridocobaltat(III) ) Na2[NiCl4]: Natrium-tetrachloronickelat(II) (-tetrachloridonickelat(II) )

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18-Elektronen-Regel Die besondere Stabilität von Komplexverbindungen resultiert aus dem Erreichen einer 18-Elektronen-Schale des Metallions (Valenzelektronenanzahl des folgenden Edelgases).

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Beispiele chemischer Bindungen : Biomolekülen In biologischen Systemen finden sich sehr viele „Moleküle“ wie z.B. Aminosäuren, Proteine, Basen, etc. mit kovalenten Atombindungen.

Beispiel: Guanin-Einheit der DNA:

Kovalente Bindungen NH

NH

HN

OH

NH2N

O

H

HHHH

OH

OPH-O

OH

O-

Solche Biomoleküle sind zu größeren Einheiten verknüpft, die im Raum eine ganz spezifische Gestalt (z.B. Primär-, Sekundär-, Tertiärstruktur in Proteinen) annehmen. Diese Gestalt ist für die Funktion, die jedes Biomolekül in einem Lebewesen erfüllen soll, extrem wichtig und basiert letztendlich auf den chemischen Bindungen.

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CO

C

CH2O

OHOH

P

O

OH

P

O

O

OH

OH

OH

O

O

P

H HHH

C

C

C

N

N

CH NCH

N

NH2

Wasser

Methan

Alanin Adenosintriphosphat

Beispiele für biologische Moleküle

Ethan

CH

H

C

H

H

H

HC

H

H H

H

OH H

CO

C

NC

OH

H

H

HHH

H

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Die Wasserstoff-Brückenbindung

Ein Wasserstoffatom in einer polaren Bindung (H-F, H-O, H-N) kann attraktive Wechselwirkungen zu einem Atom eines benachbarten Molekül erfahren, wenn dieses über ein freies Elektronenpaar verfügt (gewöhnlich ein N, O oder F Atom).

Die Bindung eines H-Atoms zu einem N-, O- oder F-Atom ist meistens sehr polar!

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Die Wasserstoffbrückenbindung zwischen =NH–Gruppen und Carbonylgruppen (den Sauerstoffatomen) (C=0) in Amidkristallen ist 2.85 - 3.00 Å, und dere O−H Abstand 1.85-2.00 Å lang. In Proteinen und Nucleinsäuren sind viele Atomgruppen, die Wasserstoffbrücken ausbilden können, so z.B. Lysin, Arginin, Histidin oder Glutaminsäure Bei den Nucleinsäuren sind Wasserstoffbrückenbindungen sehr wichtig, da sie nicht nur die Strukturen der DNA und RNA bestimmen, sondern auch für die molekulare Erkennung und damit für die Zellreproduktion (Fortpflanzung).

Guanin und Cytosin

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Wasser

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Die Eigenschaften von Wasser werden maßgeblich durch Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt.

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Wasserstoff-Brückenbindung Wasserstoffbrücken erhöhen:

Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verdampfungsenthalpie, Dipolmoment, elektrische Feldkonstante, Viskosität. Wasserstoffbrücken führen zu typischen Ketten-, Schicht- und Raumnetzstrukturen

Beispiele:

HF kristallin - Zickzackketten linear unsymmetrische Wasserstoffbrücken

HF im Gaszustand Vorwiegend (HF)6-Ringe

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Wasserstoffbrücken führen zu typischen Ketten-, Schicht- und Raumnetzstrukturen

Beispiele:

Schichtstruktur der Borsäure B(OH)3 bzw. H3BO3

Raumnetzstruktur von Eis 1

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Im Eis-I liegen über H-Brücken verknüpfte H2O-Moleküle vor, die eine weit-maschige, von Hohlräumen durchsetzte Kristallstruktur bilden Dichteanomalie: Eis-I: β-Tridymit-Struktur, dO-O: 2.76 Å, Winkel (O-O-O): 109.5o

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