komplexbildningar

Komplexbildningar är kemiska processer där ligander – molekyler eller joner som donerar elektronpar – binder till ett centralt metallion och bildar ett koordinationskomplex. De är fundamentala inom oorganisk kemi och spelar samtidigt viktiga roller inom biokemi, miljökemi och analytisk kemi. Metallcentret har ofta specifikt oxidationstal och koordinationstal, vanligtvis fyra eller sex, men talen kan vara högre beroende på liganderna.

Liganderna kan vara monodentata (binder via en donoratom), bidentata eller polydentata. Multidentata ligander kallas ofta chelater när de binder via flera donatorer från samma molekyl. Chelate-effekten ger generellt stabilare komplex än motsvarande system med separata monodentata ligander. Stabiliteten uttrycks i formationskonstanten Kf; större Kf innebär att komplexet dominerar i jämvikt.

Bildningen är oftast reversibel och styrs av termodynamik och kinetik. Desolvation av vatten och entropiska bidrag kan spela betydande roller, särskilt när polydentata ligander används. Kinetiken kan vara snabb för små ligander men långsammare för större eller sterkt hindrade chelater.

Exempel och tillämpningar: klassiska koordinationskomplex är [Cu(NH3)4]2+ och [Fe(CN)6]3−. EDTA bildar mycket stabila oktakoordinata komplex med många metaller och används inom analytik, medicin och miljövetenskap för att avlägsna eller analysera metalljoner. Inom biokemi spelar metallproteiner och metallfingrar en nyckelroll i funktioner som katalys och reglering. Inom industriell kemi används komplexbildningar i separationer, färgreaktioner och homogen katalys, där ligandernas styrka och val påverkar aktivitet och selektivitet.

Miljömässigt och hälsomässigt är komplexbildningar ofta avgörande för transport och ämnesomsättning av metaller i organismer samt i mark och vatten. Studier av komplexbildningar ligger till grund för analytiska metoder, reningstekniker samt terapi och behandling av metallrelaterade tillstånd.