Metallkomplexes

Metallkomplexe sind chemische Verbindungen, in denen ein Metallzentrum durch Liganden koordiniert wird. Liganden sind Moleküle oder Ionen, die Elektronenpaare spenden und koordinative Bindungen mit dem Metall bilden. Häufige Liganden sind Wasser, Ammoniak, Halogenide oder organische Donoren wie Cyanid oder EDTA. Das zentrale Metall kann ein Übergangsmetall oder auch ein s- oder p-Block-Element sein.

Die Koordinationszahl liegt meist zwischen 4 und 6; daraus ergeben sich Geometrien wie oktaedrisch (6 Koordinationspartner) oder tetraedrisch. Mehrzähnige Liganden, sogenannte Chelate, erhöhen die Stabilität der Komplexe (Chelat-Effekt). Die Stabilität wird durch thermodynamische Konstanten beschrieben und hängt von der Ligandenwahl, Temperatur und Lösungsmittel ab.

Eigenschaften metallischer Komplexe hängen von der Elektronenkonfiguration des Zentralmetalls ab. Farbe resultiert häufig aus d-d-Übergängen oder Ladungsübertragungen; viele Komplexe sind paramagnetisch, andere diamagnetisch. Die Spektren lassen sich mit Ligandfeldtheorie oder moderner Ligand-Feld-Theorie interpretieren.

Anwendungen umfassen Katalyse (beispielsweise Wilkinson-Katalysator für Hydrierung, sowie verschiedene Rh- und Ru-Komplexe), Biologie und Medizin (Metallenzyme, Kontrastmittel wie Gadolinium-Komplexe) sowie Materialwissenschaft (Koordinationspolymere, MOFs). In der Analytik dienen Metallkomplexe zur UV-Vis-Spektroskopie und Charmassen der Farbreaktionen.

Synthesen erfolgen typischerweise durch Reaktion eines Metallions mit geeigneten Liganden in Lösung; pH, Temperatur und Ligandenkonzentration beeinflussen Ausbeute, Stabilität und Reaktionsrichtung.