Themen heute: Komplexchemie-II, Wasserstoffbrückenbindungen, wichtige Begriffe, Reaktionsgleichungen,

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1 Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Koordinationsverbindungen / Komplexverbindungen, Liganden, Zentralatom, Koordinationszahl, einzähnige/mehrzähnige Liganden, Nomenklatur, 18- Elektronenregel Themen heute: Komplexchemie-II, Wasserstoffbrückenbindungen, wichtige Begriffe, Reaktionsgleichungen, chemische Gleichgewichte Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 303

2 Komplexchemie nach A. Werner Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 304

3 Komplexchemie nach A. Werner Die Zahl der gebundenen Liganden heißt Koordinationszahl Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 305

4 Komplexchemie nach A. Werner Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 306

5 Komplexchemie nach A. Werner Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 307

6 Komplexchemie nach A. Werner Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 308

7 Komplexchemie Nomenklatur alte Nomenklatur Benennung nach Farben Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 309

8 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 Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 310

9 Komplexchemie nach A. Werner Nomenklatur [Co(N 3 ) 6 ]Cl 3 : Cobalt(III)hexamin-chlorid [Fe( 2 O) 6 ]Cl 2: Eisen(II)hexaqua-dichlorid Na[CoCl 4 ]: Natrium-tetrachlorocobaltat(III) (-tetrachloridocobaltat(iii) ) Na 2 [NiCl 4 ]: Natrium-tetrachloronickelat(II) (-tetrachloridonickelat(ii) ) Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 311

10 18-Elektronen-Regel Die besondere Stabilität von Komplexverbindungen resultiert aus dem Erreichen einer 18-Elektronen-Schale des Metallions (Valenzelektronenanzahl des folgenden Edelgases). Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 312

11 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 Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 313 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. -O O P O- O O N N O N N N 2

12 Beispiele für biologische Moleküle C C C Methan Ethan N 2 O N C C C O O O O P O O O P O O O P O O N C C N C C C 2 O C N N C C Wasser Alanin O Adenosintriphosphat O Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 314

13 Die Wasserstoff-Brückenbindung Ein Wasserstoffatom in einer polaren Bindung (-F, -O, - 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 -Atoms zu einem N-, O- oder F-Atom ist meistens sehr polar! Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 315

14 Die Wasserstoffbrückenbindung zwischen =N Gruppen und Carbonylgruppen (den Sauerstoffatomen) (C=0) in Amidkristallen ist Å, und dere O Abstand Å lang. In Proteinen und Nucleinsäuren sind viele Atomgruppen, die Wasserstoffbrücken ausbilden können, so z.b. Lysin, Arginin, istidin 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 Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 316

15 Wasser Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 317

16 Die Eigenschaften von Wasser werden maßgeblich durch Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt. Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 318

17 Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 319

18 Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 320

19 Wasserstoff-Brückenbindung Wasserstoffbrücken erhöhen: Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verdampfungsenthalpie, Dipolmoment, elektrische Feldkonstante, Viskosität. Wasserstoffbrücken führen zu typischen Ketten-, Schicht- und Raumnetzstrukturen Beispiele: F kristallin - Zickzackketten linear unsymmetrische Wasserstoffbrücken F im Gaszustand Vorwiegend (F) 6 -Ringe Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 321

20 Wasserstoffbrücken führen zu typischen Ketten-, Schicht- und Raumnetzstrukturen Beispiele: Schichtstruktur der Borsäure 3 BO 3 B(O) 3 bzw. Raumnetzstruktur von Eis 1 Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 322

21 Im Eis-I liegen über -Brücken verknüpfte 2 O-Moleküle vor, die eine weitmaschige, von ohlräumen durchsetzte Kristallstruktur bilden Dichteanomalie: Eis-I: β-tridymit-struktur, d O-O : 2.76 Å, Winkel (O-O-O): o Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 323

22 Vorlesung Allgemeine Chemie, Prof. Dr. Martin Köckerling 324