metallikompleksien

Metallikompleksit ovat koordinaatioyhdisteitä, joissa metalliatomi tai -ioni on sitoutunut ligandeihin koordinaatiosidoksilla. Ligandit voivat tarjota elektroniparin ja voivat olla yksittäisiä (yksi sitoutumispaikka), kaksipaikkaisia tai monipaikkaisia. Ligandit ympäröivät metallia ja määrittävät sen koordinaatiotilan, joka määrää geometrian; tavallisia ovat oktaedraalinen ja tetraedraalinen geometrian lisäksi joitakin neliöperäisiä tapauksia.

Wernerin koordinointiteoria on perinteinen tapa ymmärtää metallien sitoutuminen ligandeihin. Se selittää erilaisten kompleksien rakenteen ja isomerian sekä antaa pohjan koordinaatioyhdisteiden luokittelulle. Modernimmat mallit, kuten ligand field theory ja crystal field theory, kuvaavat d-elektronien energiatasojen jakautumista ja niiden vaikutuksia väriin sekä magnetismiin.

Stabiilisuus ja reaktiivisuus riippuvat ligandeista, niiden vahvuudesta ja denticitystä. Polydentaattiset ligandid voivat muodostaa chelaatteja, jotka muodostavat kiertorakenteita metallin ympärille ja usein parantavat kompleksin kestävyyttä sekä muokkaavat sen kemiallista käyttäytymistä. Koordinaatioreaktiot voivat olla joko nopeita (labile) tai hitaasti tapahtuvia (inert) riippuen järjestelmästä.

Käyttökohteita ovat katalyyttiset reaktiot homogeenisessä tilassa, bioinformaation tutkimus ja lääketiede (esim. kasvaimia vastaan käytetyt metallikompleksit), magneettikuvaus (MRI-kontrastiaineet), sekä värien ja pigmenttien valmistus, materiaalitekniikka ja sensoriteknologia.

Biologisesti metallikompleksit toimivat entsyymien ja proteiinien aktiivisina keskuksina, kuten hemoproteiinien raudan rooli oksidoitumis- ja hapettumisreaktioissa sekä muiden metallien toiminta entsyymien katalyysissä. Niiden tutkimus yhdistää kemian, fysiikan ja biotieteen alueita.