有名な科学者であるウェルナーは、1823 年に配位化合物の理論を提案しました。この理論は、複雑な化合物の形成と構造を説明し、後にヴェルナーの配位化合物の理論と名付けられました。
彼はこの理論でノーベル賞を受賞し、「錯体化学の父」としても知られています。
Werner の理論の重要な仮定は次のとおりです。
- 配位化合物の中心金属または金属原子には、一次原子価と二次原子価の 2 つの原子価があります。酸化状態は一次原子価に対応し、座標番号は二次原子価に対応します。
- 各金属原子には、座標番号が固定されているように、固定数の二次原子価があります。
- 金属原子は、その一次原子価と二次原子価の両方を満たしています。負イオンは一次原子価を満たしますが、中性分子または負イオンは二次原子価を満たします。
- 二次原子価は常に空間内の特定の場所に向けられており、その結果、座標化合物の形状が決定されます。例として:金属イオンの二次原子価は、6 つある場合、中央の金属イオンの周りに八面体状にグループ化されます。金属イオンが 4 つの二次原子価を含む場合、それらは中心の金属イオンの周りに四面体または正方形の平面パターンで編成されます。したがって、錯イオンの立体化学は二次原子価によって決定されますが、一次原子価は方向性がありません。
本文
Werner の理論の仮説を説明するための例
以下は、ウェルナーの配位化合物理論に基づいたさまざまなコバルトアミンの構造です。
コバルトは、一次原子価が 3 で、二次原子価（配位数）が 6 です。二次原子価は太線で表され、一次原子価は破線で表されます。
CoCl3.6NH3 複合体:この化合物中の Co の配位数は 6 であり、6 つの二次原子価すべてがアンモニア分子で満たされています。 Cl- イオンは 3 つの一次原子価を満たします。これらは無指向性です。硝酸銀を加えると、これらの塩化物イオンが瞬時に沈殿します。このシナリオでは、4 つのイオンがあります。3 つの塩化物イオンと 1 つの錯イオンです。化合物の式を書きながら、中心イオンと中性分子または二次原子価を満たすイオンを角括弧で囲みます。したがって、複合体は [Co(NH3 )6]Cl3 と書くことができ、図に示されています。
CoCl3.5NH3 複合体:この化合物のコバルトの配位数も 6 ですが、NH3 分子の数が 6 から 5 に減少し、残りの 1 つのスロットが塩化物イオンで占められています。一次価と二次価の両方を持っているため、この塩化物イオンは二重の挙動を示します。図では、第 2 原子価は実線で表され、主原子価は点線で表されます。
この構造は、コバルトの 3 つの一次原子価と 6 つの二次原子価を満たしています。その結果、形成された複合体は [CoCl(NH3)5]Cl2 と書くことができ、角括弧内に 5 つのアンモニア分子と 1 つの塩化物イオンがあり、角括弧の外側に 2 つの塩化物イオンがあります。
CoCl3.4NH3 複合体:この化合物中の 2 つの塩化物イオンは二重の挙動を示し、1 次原子価と 2 次原子価の両方を満たします。この化合物は、1 つの Cl- イオンに対応する AgNO3 を沈殿させ、この場合、イオンの総数は 2 です。その結果、[CoCl2(NH3)4]Cl と書くことができます。
CoCl3.3NH3 複合体:この分子では、3 つの塩化物イオンが一次価数と二次価数を満たします。室温では、硝酸銀は Cl- を沈殿させません。したがって、複合化合物は中性の非導電性分子として振る舞います。 [CoCl3(NH3)3]と表記される場合があります。
配位化合物の異性体とウェルナーの理論
Werner は、中心カチオンの周りの配位基の幾何学的配置に注意を移し、これらの化合物の光学的および幾何学的異性の起源を効果的に説明しました。以下にいくつかの例を示します:
[CoCl2(NH3)4]Cl:Werner は、この複合体には 3 つの理論的構造があると述べています。平面、三角柱、八面体がその例です。平面構造の異性体は 3 つ、三角柱の異性体は 3 つ、八面体構造の異性体は 2 つです。
Werner は、この化合物の中心原子の周りの配位基の幾何学的配置は八面体であると結論付けました。 Werner は、中心原子の配位数が 6 であるさまざまな追加の錯体の場合、6 配位錯体が八面体の幾何学を持つと結論付けることができました。
彼は、中心に金属原子があり、配位数が 4 の錯体の幾何学を調べました。彼は、その構造について 2 つの可能性を示しました。四面体および正方形の平面。
錯体 [PtCl2(NH3)2]:この錯体の金属の配位数は 4 で、ウェルナーはシスとトランスの 2 つの異性体が存在することを発見しました。これは、4 つの配位子すべてが同じ平面上にあることを示しています。結果として、構造は正方形の平面または四面体である必要があります。
ヴェルナーの理論の限界:
ヴェルナーの理論には限界がありました。この理論の一般的な欠点は次のとおりです。
- すべての元素が配位化合物を形成できないことを説明するには不十分でした.
- ウェルナー理論では、多数の配位化合物における結合の方向性を説明できませんでした。
- 配位化合物が示す色、磁気および光学特性については説明していません。
結論
ヴェルナーは、調整されたグループの幾何学的構成に注意を向けました。配位化合物の中心金属または金属原子には、2 つの形態の原子価があります。金属原子は、その一次原子価と二次原子価の両方を満たします。
