الدرس: 5-3-1 نظرية فرنر التناسقية

نظرية فرنر التناسقية

بدأت قصة الكيمياء التناسقية بعد اكتشاف المركب كلوريد سداسي أمين الكوبلت الثلاثي CoCl₃ .6NH₃ عام 1798 وقد ظهرت عدة نظريات في وقتها لتفسير صفاته الفريدة والتي كانت موضع تساؤل، كيف يكون للمركب المستقر CoCl₃ أن يتحد مع الأمونيا ليعطي مركباً آخر مستقراً إلا أن هذه النظريات أهملت لأنها لم تتمكن من تفسير النتائج العملية، من أبرز هذه النظريات هي نظرية السلسلة وقد سميت بهذا الاسم لأن واضع النظرية انتهج نفس المفهوم الذي عرف عن تكوين سلاسل الكربون في الكيمياء العضوية.

نظرية السلسلة: وهي النظرية التي تفسر تكون المركبات التناسقية بافتراض أن الليكندات ترتبط مع بعضها على شكل سلسلة على غرار السلاسل بين ذرات الكربون في المركبات العضوية وترتبط مع الأيون المركزي لإشباع نوع واحد من التكافؤ.

نظرية فرنر التناسقية:

أول نظرية فسرت تكوين المركبات التناسقية وقد اعتمدت على الفرضيات التالية:

1. يمتلك أكثر العناصر على نوعين من التكافؤ، تكافؤ أولي متأين يمثل بخط منقط ............. والذي يعرف بحالة التأكسد، وتكافؤ ثانوي غير متأين يتمثل بخط متصل ويعرف بالعدد التناسقي.
2. يحاول كل عنصر عند اشتراكه في تكوين مركب معقد إشباع كلا التكافؤين حيث تتشبع التكافؤات الأولية بأيونات سالبة، أما التكافؤات الثانوية فتتشبع بأيونات سالبة أو جزيئات متعادلة.
3. تتجه التكافؤات الثانوية نحو مواقع ثابتة في الفراغ تدعى المجال التناسقي حول أيون الفلز المركزي وهذا هو الأساس في الكيمياء الفراغية للمعقدات الفلزية.

تمثيل فرنو التآصر بين الكوبلت وأيونات الكلوريد وجزيئات الأمونيا:

توقعت نظرية السلسلة أن المركب $\left[\mathrm{Co}{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_3{\mathrm{Cl}}_3\right]$ في محلوله يعطي راسباً عند إضافة محلول نترات الفضة إليه ولكن نظرية التناسق توقعت عدم ترسيب أيونات الكلوريد عند إضافة محلول نترات الفضة أي أن المحلول لا يتأين وهذا بعكس ما توقعته نظرية السلسلة وقد بينت النتائج العملية أنه لا يتأين في المحلول مما برهن عدم صح نظرية السلسلة وعزز فرضيات نظرية التناسق.

كيفية تحديد التكافؤ الأولي والتكافؤ الثانوي للفلز المركزي في المركب التناسقي:

• التكافؤ الأولي: هو حالة التأكسد (عدد الشحنات) التي يظهرها العنصر في المركب.
• التكافؤ الثانوي: ويمثل عدد الأواصر التناسقية التي تنشأ بين الذرات أو الجزيئات (الليكندات) وبين الذرة المركزية في المركب التناسقي.

ملاحظة:

1. مجموع الأعداد التأكسدية (حالات التأكسد) لمكونات الأيون المعقد = عدد الشحنات التي يظهرها.
2. مجموع الأعداد التأكسدية لمكونات المركب التناسقي = صفر.
3. العدد التناسقي للفلز المركزي = عدد الليكند الأول x عدد مخالبه x عدد الليكند الثاني x عدد مخالبه +...الخ
4. المخلب يمثل مزدوج إلكتروني يمكن أن يساهم به الليكند في تكوين آصرة تناسقية مع الفلز المركزي.

ما التكافؤ الأولي (حالة التأكسد) والتكافؤ الثانوي (العدد التناسقي) للفلز المركزي في المركبين الآتيين:

K₄ [ Fe(CN)₆]

$\begin{array}{c}4\mathrm{K}+\mathrm{Fe}+6\mathrm{CN}=0\\ \\ (4\mathrm{x}+1)+\mathrm{Fe}+(6\mathrm{x}-1)=0\\ \\ +4+\mathrm{Fe}-6=0\\ \\ 0=\mathrm{Fe}-2\end{array}$

Fe = +2 التكافؤ الأولي للحديد:

• العدد التناسقي للحديد = عدد أيونات السيانيد x عدد مخالبها.
• العدد التناسقي للحديد $6=1\times 6=$

$\left[\mathrm{Cr}{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_6\right]{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_3$

$\begin{array}{c}\mathrm{Cr}+6{\mathrm{NH}}_3+3{\mathrm{NO}}_3=0\\ \\ \mathrm{Cr}+0+3\times -1=0\\ \\ \mathrm{Cr}-3=0\end{array}$

Cr = +3

• عدد التناسق = عدد جزيئات الأمونيا x عدد مخالبها.
• عدد تناسق الكروم$6=1\times 6=$

كم هو التكافؤ الأولي والثانوي للحديد في K₃ [ Fe(CN)₆]؟

$\begin{array}{r}3\mathrm{K}+\mathrm{Fe}+6\mathrm{CN}=0\\ \\ (3x+1)+\mathrm{Fe}+(6\mathrm{x}-1)=0\\ \\ +3+\mathrm{Fe}-6=0\\ \\ \mathrm{Fe}-3=0\end{array}$

Fe = +3 التكافؤ الأولي للحديد.

• العدد التناسقي للحديد = عدد أيونات السيانيد x عدد مخالبها.
• العدد التناسقي للحديد =6x1=6

أمثلة تطبيقية لإيجاد التكافؤ الأولي والتكافؤ الثانوي (العدد التناسقي) للفلز المركزي:

[Ni (CO)4]

$\begin{array}{c}\mathrm{Ni}+4\mathrm{CO}=0\\ \\ \mathrm{Ni}+0=0\end{array}$

التكافؤ الأولي للنيكل= Ni = 0

• عدد تناسق النيكل = عدد جزيئات الكربونيل x عدد مخالبها.
• عدد التناسق = $4=1\times 4$

²⁺[ Pt (NH₃)₄ I₂]

$\begin{array}{c}\mathrm{Pt}+4{\mathrm{NH}}_3+2\mathrm{I}=+2\\ \\ \mathrm{Pt}+0+2\mathrm{x}-1=+2\\ \\ \mathrm{Pt}-2=+2\end{array}$

التكافؤ الأولي Pt = +4

• عدد التناسق= عدد الليكند x عدد مخالبها.
• عدد التناسق = $1\times 2+1\times 4$
• عدد التناسق = 6.

^-3[ Co (O-NO)₆]

$\begin{array}{r}\text{ Co }+6\mathrm{O}-\mathrm{NO}=-3\\ \\ \mathrm{Co}+6\times -1=-3\\ \\ \mathrm{Co}-6=-3\\ \\ \mathrm{Co}=+3\end{array}$

${\left[\mathrm{Co}(\text{ en }{)}_2{\mathrm{Cl}}_2\right]}_2{\mathrm{SO}}_4$

$\begin{array}{r}2\mathrm{Co}+4\text{ en }+4\mathrm{Cl}+{\mathrm{SO}}_4=0\\ \\ 2\mathrm{Co}+0+4\mathrm{C}-1+1\mathrm{x}-2=0\\ \\ 2\mathrm{Co}-4-2=0\\ \\ 2\mathrm{Co}-6=0\\ \\ 2\mathrm{Co}=6\\ \\ \mathrm{Co}=+3\end{array}$

• عدد التناسق= عدد الليكند x عدد مخالبها.
• عدد التناسق = $6=1\times 2+2\times 2=$

جد شحنة الأيون المعقد [ Fe (CN)₆] إذا علمت أن تكافؤ الحديد في المعقد يساوي II؟

$\begin{array}{r}X=1\times +2+6\times -1\\ \\ X=-4\\ \\ {\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}{)}_6\right]}^{-4}\end{array}$