Komplexbildung

Bei Komplexbildungen in wäßriger Lösung, bei denen also ein Metallion das Zentralteilchen bildet, ist zu beachten, daß die Metallionen nicht isoliert, sondern als Aquoionen vorliegen.Im allgemeinen werden sie jedoch als Mx und nicht als M(H2O)nx formuliert. Ihre Komplexbildungstendez hängt daher nicht nur von den Eigenschaften des Zentralatoms, sondern auch der Liganden ab. Daher ist es nicht möglich, eine universelle Reihe des Komplexbildungsvermögens aufzustellen.

Komplexbildung mit einzähnigen Liganden

Neutrale Moleküle mit einem Donoratom werden als einzähnige Neutralliganden bezeichnet. Der einfachste Neutralligand ist Wasserstoff.
Man sieht an dem rechts formulierten Beispiel, daß es sich bei dieser Komplexbildungsreaktion um eine Substitutionsreaktion handelt, bei der der Ligand Wasser gegen Ammoniak ausgetauscht wird. Weiterhin sieht man, daß die Reaktion stufenweise über die gemischten Komplexe abläuft. Bei solchen Komplexbildungsreakktionen können Nebenreaktionen auftreten, wie z.B. die Protolyse des Ammoniaks im vorliegenden Fall.

Liganden, die als Anionen in einen Komplex eintreten, werden auch als Acidoliganden bezeichnet. Die Halogenwasserstoffsäuren bilden Fluoro-, Chloro-, Bromo- bzw. Iodokomplexe. Die Bildung dieser Komplexe ist wegen der geringen Basenstärke der Anionen nur gering pH-abhängig. Cyanokomplexe bilden sich dagegen bevorzugt in neutraler bzw. basischer Lösung.
In diese Gruppe der Komplexe gehören auch die Hydroxokomplexe, deren Bildung aus den Aquokomplexen wie rechts aufgeführt, beschrieben werden kann.
Diese Reaktion erfolgt also bei Anwesenheit eines Protonenakzeptors als Protolysereaktion. Als Protonenakzeptor können dabei freie Wassermoleküle fungieren, da koordiniertes Wasser eine stärkere Säure darstellt als nichtkoordiniertes.
Konsequenz: Beim Auflösen von stark hydratisierten, kristallinen Salzen mehrwertiger Kationen tritt eine deutliche Erniedrigung des pH- Wertes ein (siehe das rechts formulierte Beispiel).
Durch eine Erhöhung des pH-Wertes (z.B. durch Zugabe von Natronlauge)erhält man dann eine ähnlich Reihe wie bei den Neutralliganden (siehe rechts).
Meistens kennt man die Anfangs- und die Endglieder solcher Ketten. Die Zwischenglieder sind jedoch häufiger sehr viel komplizierter aufgebaut (Mehrkernige Komplexe).

Komplexbildung mit mehrzähnigen Liganden

EDTE Zur Erinnerung!
Chelat: Wenn mehrzähnige Liganden ( Liganden die mehr als eine Koordinationsstelle des Zentralteilchens besetzen) am gleichen Zentralteilchen mehrereKoordinationsstellen besetzen, so entstehen Ringe. Den Komplex bezeichnet man als Chelat oder Chelatkomplex, den Ligand als Chelatbildner.
Die so entstehenden Teilchen können ebenfalls neutral, Anionen oder Kationen sein. Neutralchelate werden auch als Innerkomplexe bezeichnet.
Als eine Gruppe von sehr wirksamen Chelatbildnern wurden die Polyaminopolycarbonsäuren von Schwarzenbach gefunden. Der wichtigste Vertreter diese Gruppe ist die Ethylendiamintetraessigsäure (EDTE).
EDTE ist ein sechszähniger Ligand der mit nahezu allen Metallionen stabile Komplexe bilden kann. Das Dinatriumsalz wird als EDTA bezeichnet.

Die Bildung von Mehrkernkomplexen

Komplexe, die mehrere Zentralatome besitzen, werden Mehrkernkomplexe genannt. Die Liganden, die Donaoratome mit mehreren freien Elektronenpaaren oder andere Donoratome besitzen, wirken dabei als Brücke zwischen den Metallzentren des Komplexes.
Ein besonders guter Komplexbildner is dabei die Triethylentetraminhexaessigsäure (TTHE), ein Ligand mit 10 Ligatoratomen!
Auch bei Metallaquoionen spielen Mehrkernkomplexe, wie schon erwähnt, eine große Rolle.