Komplexbildungsreaktion

2024-12-13T09:59:49Z

162.23.30.39:

{{Belege fehlen}}
Eine '''Komplexbildungsreaktion''' ist eine [[chemische Reaktion]] (Stoffumwandlung und Teil der [[Komplexreaktion]]en) aus dem Bereich der [[Komplexchemie]], bei der ein [[Metall]]-[[Kation]] mit [[Molekül]]en oder [[Ion|Ionen]] reagiert, die als [[Lewis-Base]]n ihre freien [[Elektronenpaar]]e zur Bildung einer [[Koordinative Bindung|koordinativen Bindung]] mit dem Kation zur Verfügung stellen. Das Molekül oder Ion wird dabei als [[Ligand]] bezeichnet. Komplexbildungsreaktionen sind oft durch [[Umschlagspunkt (Chemie)|Farbumschläge]] gekennzeichnet. In der [[Summenformel]] sowie im [[Reaktionsschema]] wird der Komplex durch eckige Klammern angedeutet, in denen vorne das Zentralatom wie z. B. ein Kupferkation und in runden Innenklammern die Liganden stehen (Beispiel: [Cu(NH3)4]2+).

== Beispiele für Komplexbildungsreaktionen ==
[[Bild:Kupfer(II)-Ionen1.jpg|thumb|CuSO4 (links), Nachweis als Cu(NH3)4 (tiefblau) als Cu2[Fe(CN)6] (braunrot)]]

=== Bildung des Hexaaquakupfer-Komplexes ===
Wasserfreies, weißes [[Kupfersulfat]] färbt sich bei Zugabe von [[Wasser]] hellblau – eine [[Nachweisreaktion]] für Wasser. Es entsteht ein Aqua-Komplex des Kupfers, bei dem sechs Wassermoleküle als [[Ligand]]en des Zentralions auftreten, wobei die beiden axial gelegenen Liganden deutlich weiter vom Zentralion entfernt sind ([[Jahn-Teller-Effekt]]):

:<math>\mathrm{CuSO_4 + 6 \ H_2O \longrightarrow [Cu(H_2O)_6]^{2+} + SO_4^{2-}}</math>

=== Bildung des Tetraamminkupfer-Komplexes ===
Kupfer-II-salze ergeben auch mit Ammoniaklösung bei pH-Werten über 8 tiefblaue Komplexsalz-Lösungen (Kupfertetraamminkomplex [Cu(NH3)4]2+ – auch als Tetraamminkupfer(II) bezeichnet, vgl. Abbildung dieser [[Nachweisreaktion]]):

:<math>\mathrm{Cu^{2+} + 4 \ NH_3 \longrightarrow [Cu(NH_3)_4]^{2+}}</math>

Der Kupfertetraammin-Komplex ist wie der Kupferhexaaquakomplex zweifach positiv geladen, da sich 4 neutrale Moleküle an das Zentralatom binden (streng genommen 4 + 2 Moleküle, nämlich 4 NH3 und 2 H2O; [[Jahn-Teller-Effekt]]). Wenn sich jedoch Anionen wie z. B. Chlorid-Anionen an das Zentralatom binden, so kann der Komplex auch negativ geladen sein (z. B. ist der grüne Tetrachlorocuprat-II-Komplex zweifach negativ geladen):

:<math>\mathrm{Cu^{2+} + 4 \ Cl^- \longrightarrow [Cu(Cl)_4]^{2-}}</math>

Anionische Komplexe werden andersartig benannt (Metall-Name mit Endung -at am Namensende) und sind von großer Bedeutung auch in der [[Biochemie]].

=== Bildung des Nickel-Dimethylglyoxim-Komplexes ===
Nickelsalzlösung bildet mit einer alkoholischen [[Dimethylglyoxim]]-Lösung (DMG) Komplexe. In ammoniakalischer Lösung fällt das himbeerrote Nickel-dimethylglyoxim als [[Komplexchemie|Komplex]] aus:

:<math>\mathrm{Ni^{2+} + 2 \ C_4H_8N_2O_2 \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{[Ni(C_4H_7N_2O_2)_2] + 2 \ H^+}</math>

Dieser Komplex ist im Unterschied zum Kupfertetraammin- oder Kupfertetraaquo-Komplex neutral und in Wasser unlöslich.

== Komplexbildung als Gleichgewicht ==
Derlei Lewis-Säure-Base-Reaktionen zur Komplexbildung sind Gleichgewichtsreaktionen, für die das [[Massenwirkungsgesetz]] aufgestellt werden kann. Die resultierende Gleichgewichts-Konstante nennt man ''Komplexbildungskonstante.'' Sie gibt auch an wie stabil der Komplex ist bzw. ob er zur Dissoziation neigt. Ihr reziproker Wert wird als ''Komplexdissoziationskonstante KD'' bezeichnet, also KA−1 = KD.

== Einordnung und Bedeutung von Komplexbildungsreaktionen ==
[[Bild:Hemoglobin_t-r_state_ani.gif|thumb|Der Blutfarbstoff Hämoglobin – ein Eisenkomplex im Blut, dessen Struktur sich mit der Aufnahme (Oxygenation) bzw. der Abgabe von Sauerstoff (Desoxygenation) ändert. (Komplexbildungsreaktion)]]

Neben der Komplexbildungsreaktion gibt es in der Komplexchemie auch Ligandenaustausch- und Dissoziationsreaktionen, bei denen Komplexe erzeugt oder wieder abgebaut werden. Viele Komplexbildungsreaktionen sind in Bereichen wie der Katalyse, der Biochemie, der Farbstoffchemie, der Analytischen Chemie mit ihren [[Nachweisreaktion]]en insbesondere für Kationen im [[Kationentrenngang]] sowie der Chemischen Technologie von großer Bedeutung.

Viele farbige Komplexe dienen ferner der Erforschung von Atom- und [[Molekülstruktur]]en (so z. B. der Chrom-Hexamin-Komplex, Abbildung, oder die neuartigen Sandwichkomplexe), von Stoffwechselvorgängen ([[Hämoglobin]] bei der Atmung, [[Chlorophyll]] bei der Photosynthese, Komplexe mit Eisensulfid-Mineralien bei der chemischen Evolution und der Entstehung des Lebens („Eisen-Schwefel-Welt“, vgl. unter [[chemische Evolution]]), viele Enzyme, einige Vitamine), Licht-Materie-Wechselwirkungen (Pigmente und Farbstoffe) und von katalytischen Vorgängen.

[[Kategorie:Chemische Reaktion]]
[[Kategorie:Komplexchemie]]

Wikipedia (Deutsch) – Lokale Kopie - Benutzerbeiträge [de]

Komplexbildungsreaktion