Komplexverbindungen

Komplexverbindungen, auch Koordinationsverbindungen genannt, sind chemische Verbindungen, in denen ein Zentralatom oder Zentralion durch eine oder mehrere Liganden koordiniert wird. Die Bindungen zwischen dem Metallzentrum und den Liganden sind koordinativ, das heißt, die Liganden spenden Elektronenpaare, während das Metall unterschiedliche Elektronenkonfigurationen akzeptiert. Die Zahl der Liganden, die direkt am Zentralatom binden, wird Koordinationszahl genannt und bestimmt oft die Geometrie und die Eigenschaften des Komplexes (häufig vier, fünf oder sechs Koordinationsstellen). Die Koordinationschemie erklärt, wie Metallatome mit Liganden stabile Strukturen bilden.

Liganden sind Atome oder Moleküle, die über Donoratome wie N, O, S oder Cl an das Metallzentrum binden. Monodentate Liganden liefern ein Donoratom, während polydentate Liganden mehrere Donoratome bereitstellen; Chelatliganden verbinden sich über mehrere Spenderatome gleichzeitig und führen oft zu stabileren Komplexen (Chelat-Effekt). Typische Geometrien umfassen tetraedrales und oktaedrales Koordinationsfeld; quadratisch-planare Geometrien treten bei bestimmten Metallen auf. Beispiele: das Hexaamminecobalt(III)-Ion [Co(NH3)6]3+ und das Hexacyanoferrat(III)-Ion [Fe(CN)6]3− verdeutlichen die Vielfalt.

Historisch begründete Alfred Werner die moderne Koordinationschemie, indem er zeigte, dass Metallzentren komplexe Strukturen mit definierten Ligandenbindungen bilden. Eigenschaften von Komplexen sind oft farbig und magnetisch und hängen von Geometrie, Ligandenfeld und Spinzustand ab. Anwendungen finden sich in der Katalyse (Wilkinson-Katalyse), Medizin (Platin-Komplexe), Analytik und Materialkunde.