Was sind Chelatkomplexe?

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2 Antworten

Chelat kommt von Schere, Zange (gr. chelos oder so ähnlich). Man versteht darunter Moleküle, die ein Metallatom an mehreren Stellen binden, es -wie beim EDTA- sozusagen "einwickeln").

Cu-Sulfat wasserfrei ist farblos.

Die wässrige Lösung ist mehr oder weniger stark blau mit Stich ins grünliche. Das kommt daher, dass die freien Elektronenpaare des Wasser-Sauerstoffs sich an das Cu²⁺-Ion herumlagern, die erste Schale als vierseitige Doppelpyramide (Oktaeder), danach folgen immer schwächer geordnet weitere Schichten, die durch H-Brücken nur ganz schwach zusammengehalten werden. Die freien Elektronenpaare des Sauerstoffs beeinflussen die Elektronenniveaus des Zentralatoms so, dass es jetzt schwach (gelb) absorbiert (was als Komplementärfarbe blau ergibt).

Gibst Du Ammoniak zu der Lösung, bindet das freie Elektronenpaar des Stickstoffs viel stärker als das Wasser, je nach vorhandener Menge bilden sich gemischte Komplexe aus, die tiefblau sind (intensiv gelb absorbieren, auch noch die benachbarten Wellenlängen von rot und grün, aber rot und grün sind fürs menschliche Auge ja auch Komplementärfarben, deren Summe weiß dann fehlt: das ganze wird dunkler, und zwar gewaltig)

Bis hierher ist das alles noch kein Chelatkomplex, alles "einfache" Komplexe. Die Moleküle um das Zentralatom rum nennt man Liganden. (eine Liga ist ein Club derer, bei denen sich was abspielt, mit ihnen und drumrum)

EDTA hat nun zwei Stickstoffatome mit je einem freien Elektronenpaar, zusätzlich können sich diese so anordnen, dass die zum Zentralatom hinzeigen Ethylendiamin alleine wäre für Cu²⁺ auch schon ein starker Ligand, da könnten sich 3 Moleküle rumlagern. Da es zwei Bindungsstellen hat, spricht man von einem zweizähnigen Liganden -Das wäre bereits ein Chelatkomplex: Chelatliganden sind nicht nur doppelt fest gebunden, sondern noch stärker, weil immer, wenn ein Ende durch die Wärmebewegung einen Stoß erhält, so dass es wegfliegen würde, wird es vom anderen Ende gehalten und bleibt deshalb in unmittelbarer Nähe, sodass es sofort wieder bindet.

EDTA hat aber noch mehr: An jedem N-Atom sind ausser der C2-Brücke zum anderen N-Atom noch je zwei Essigsäurereste, deren Sauerstoffatome sich durch die anderen C2-Brücken des Acetats sich wiederum so gruppieren können, dass sie das C²⁺-Ion total einhüllen. (6-zähniger Ligand, z.Teil sind die Sauerstoffe ja negativ geladen, weil das H+ abdiffundiert zum Ausgleich für die Ladung von Cu²⁺) - eine festere Komplexbindung als das alles zusammen kann man sich kaum vorstellen (naja, schon, ist aber dann nicht mehr von Bedeutung)

Andere Metallionen werden ähnlich "eingewickelt", aber nicht alle.

Mit Doppelbindungen hat das alles übrigens erst mal gar nichts zu tun! (gibt es auch, ist aber eine andere Baustelle)

Hat EDTA also eigentlich nur 2 Liganden (Stickstoffatome) die aber weitere Verbindungen eingehen (mit dem Acetat) die sich wiederum mit dem Zenztalatom verbinden? Ich blick da irgendwie nicht so ganz durch

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@ThenextMeruem

nein das ganze Molekül EDTA ist so groß. Es komplexiert sowohl mit den beiden Stickstoffen (ziemlich stark) als auch (etwas schwächer) mit den vier Carboxylgruppen des Moleküls

Schau Dir halt die Strukturformel von EDTA mal an, wahrscheinlich findest Du die anschaulich genug in Wiki, wahrscheinlich auch bei jedem Lieferanten. Ich hab mich jetzt lange genug hingesetzt, um Dir diese AW möglichst verständlich zu schreiben, tu hat auch was dafür!

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Ich habe mir die Struckturformel schon angeguckt bevor ich die Frage gestellt habe, ich verstehe nur nicht ob das jetzt ein Ligand ist mit mehren (6) Bindungsstellen, oder ob es was ganz anderes ist. Bis eben habe ich auch nicht begriffen, dass EDTA an sich kein Zentralatom beinhaltet, ich dachte mit irgendwie, dass das Ethylen das Zenztalatom ist, frag mich nicht warum.

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@ThenextMeruem

EDTA ist das "Packpapier", das das Zentralatom einhüllt, wenn es ein passendes findet. (kannst auch sagen: gierig auffrisst!)

Und es ist  auch deshalb so stark, weil räumlich alles passt: Unter Einschluss des Zentral-Ions lauter 5-Ringe, so dass alle Bindungsstellen einerseits spannungsfrei, andererseits gegenseitig gut gehalten sind:

Die Winkel in solchen Systemen dürfen deutlich vom Tetraeder-Winkel des Kohlenstoffs abweichen.

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EDTA hat vier negativ geladene Sauerstoffatome und zwei Stickstoffatome, die ebenfalls nichtbindende Elektronenpaare bieten. Genug, um alleine (!) einen oktaedrischen Komplex zu bilden.

Wie bereits geschrieben, haben Chelatkomplexe Liganden mit mehreren Bindungsstellen.

Schau mal das Bild in Wikipedia an, Artikel EDTA.

Ist nicht soooo schwer zu finden ;-)

Ich weiß schon, dass die mehrere Bindungsstellen haben, aber was heißt das konkret? Die Stickstoff Liganden binden selber jeweils 2 Acetat Liganden, meint man das dabei?

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@ThenextMeruem

Natürlich nicht. Stickstoff bindet kein Acetat, Liganden bilden nicht aneinander, sondern an das Zentralatom/-ion. 

Schau das Bild in Wiki an!!

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@botanicus

Die Bindung von N zum Acetat ist eine N-C-Sigma-Bindung wie auch die zum N-verbrückenden Ethylen, das hat mit den freien Elektronenpaaren an N und O, die die Komplexbindung bewirken, überhaupt nichts ziu tun!

(schlaf erst mal drüber und mach morgen einen neuen Anlauf, vllt hast Du heute da einen Denk-Block!)

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