Metallionenkomplex

Ein Metallionenkomplex, oft Koordinationskomplex genannt, ist eine chemische Einheit, in der ein zentraler Metallion durch mehrere Liganden umgeben ist. Die Liganden sind Moleküle oder Ionen, die ein oder mehrere Elektronenpaare bereitstellen und über koordinative Bindungen an das Metallzentrum binden. Die Gesamtladung des Komplexes ergibt sich aus der Metallladung und den Liganden.

Der Aufbau eines Metallionenkomplexes wird durch die Koordinationszahl beschrieben, die angibt, wie viele Bindungen das Metallzentrum eingeht. Häufige Koordinationszahlen sind 4 (tetraedrisch), 5 (trigonal bipyramidal) und 6 (oktaedrisch). Geometrien können je nach Ligandenfeld variieren. Liganden unterscheiden sich in ihrer Größe, Flexibilität und in der Stärke ihrer Bindung an das Metall. Monodentate Liganden wie Ammoniak oder Wasser binden über ein Donoratom, während mehrzähnige Liganden wie Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) mehrere Bindestellen bereitstellen und oft Chelatkomplexe bilden, die besonders stabil sind (Chelateffekt).

Die Stabilität von Metallionenkomplexen hängt von Faktoren wie der Natur des Metalls, der Oxidationsstufe, der Bindungsstärke der Liganden und der Entropieänderung ab. Theorien wie die Ligandfeldtheorie oder der Orbitalansatz helfen, Eigenschaften wie Farbe, Magnetismus und Reaktivität zu erklären.

Beispiele schließen [Fe(CN)6]3−, [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ und [Co(NH3)6]3+ ein. Metallionenkomplexe spielen eine zentrale Rolle in Katalyse, Bioinorganik, Pigment- und Materialwissenschaften. In biologischen Systemen sind Metallionenkomplexe oft Kofaktoren in Enzymen und Sauerstofftransportproteinen.