---
title: "Overgangsmetalen en coördinatieverbindingen"
book: "Universitaire scheikunde — jaar 2"
subject: chemistry
language: nl
chapter: 18
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/18-overgangsmetalen-en-coordinatieverbindingen
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Hoofdstuk 18 — Overgangsmetalen en coördinatieverbindingen

In 1893 nam een scheikundige van zesentwintig, Alfred Werner, zich voor een raadsel op te lossen. Kobalt(III)chloride vormt met ammoniak vier verbindingen, $\ce{CoCl3.6NH3}$, $\ce{CoCl3.5NH3}$ en twee met de formule $\ce{CoCl3.4NH3}$, de ene groen en de andere violet. Zilvernitraat slaat bij de eerste alle drie chloriden meteen neer, bij de tweede twee, en bij elk van de laatste twee slechts één. Het antwoord van Werner — zes groepen die op de hoekpunten van een octaëder rond het metaal gehouden worden, de rest erbuiten — legde de grondslag van de coördinatiechemie. Dit hoofdstuk breidt de complexen van het deel van jaar 1 uit met hun geometrie, hun isomeren, hun namen, en een telling van elektronen die voorspelt welke metaalcarbonylen bestaan.

**Wat je al weet.**

Het deel van jaar 1: complex, centraal atoom, ligand, meertandig ligand, chelaat, vormingsconstanten, coördinatiegetal; elektronenconfiguraties van de ionen van de overgangsmetalen (de $n$s-elektronen gaan eerst verloren); lewiszuren en -basen, datieve bindingen; VSEPR; oxidatiegetallen; enantiomeren. [Hoofdstuk 13](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/13-atoomorbitalen-vormen-energieen-en-afmetingen#ch-b2-atomic-orbitals): de d-orbitalen en de volgorde van de 4s- en 3d-niveaus.

![Waterige oplossingen van verbindingen van overgangsmetalen: van links naar rechts kobalt(II)nitraat, kaliumdichromaat, kaliumchromaat, nikkel(II)chloride, koper(II)sulfaat en kaliumpermanganaat. De kleuren van de oplossingen van kobalt, nikkel en koper komen van hun aquacomplexen. (Foto: Benjah-bmm27, publiek domein, Wikimedia Commons.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/img-55443fb4e742.jpg)

*Waterige oplossingen van verbindingen van overgangsmetalen: van links naar rechts kobalt(II)nitraat, kaliumdichromaat, kaliumchromaat, nikkel(II)chloride, koper(II)sulfaat en kaliumpermanganaat. De kleuren van de oplossingen van kobalt, nikkel en koper komen van hun aquacomplexen. (Foto: Benjah-bmm27, publiek domein, Wikimedia Commons.)*

## 18.1 Het d-blok

**Definitie 18.1 (Overgangselement).**

Een *overgangselement* is een element waarvan het atoom, of een van de gangbare ionen, een gedeeltelijk gevulde d-subschil heeft. Een ion van zo’n element met $n$ elektronen in zijn d-orbitalen heeft een *$d^n$-configuratie*.

**Propositie 18.2 (d-elektronen tellen).**

Een ion $\mathrm M^{m+}$ van een overgangsmetaal uit de groep met nummer $g$ (3 tot 12) heeft een $d^n$-configuratie met $n = g - m$.

**Bewijs.** Het neutrale atoom heeft $g$ elektronen voorbij het voorafgaande edelgas, in de $n$s- en $(n - 1)$d-orbitalen. In de ionen liggen de d-orbitalen onder de s-orbitaal ([Voorbeeld 13.15](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/13-atoomorbitalen-vormen-energieen-en-afmetingen#ex-b2-atomic-orbitals-iron)): alle $g - m$ overblijvende valentie-elektronen zijn d-elektronen. ∎

Zo is $\ce{Fe^2+}$ (groep 8) $d^6$, $\ce{Cu^2+}$ (groep 11) $d^9$, $\ce{Co^3+}$ (groep 9) $d^6$, $\ce{Pt^2+}$ (groep 10) $d^8$.

## 18.2 Liganden

**Definitie 18.3 (Tandigheid).**

De *tandigheid* van een ligand is het aantal van zijn atomen dat aan hetzelfde centrale atoom gebonden is. Een *eentandig ligand* bindt via één atoom ($\ce{H2O}$, $\ce{NH3}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{CO}$), een *tweetandig ligand* via twee (ethaan-1,2-diamine, geschreven als en; het ethaandioaation, ox). Een *brugligand* bindt tegelijk aan twee metaalatomen. Een *ambidentaat ligand* kan binden via het ene of het andere van twee verschillende atomen, zoals het nitrietion (via N of O) of thiocyanaat (via S of N).

**Definitie 18.4 (Coördinatiesfeer).**

De *coördinatiesfeer* van een complex is het geheel van het centrale atoom en de liganden die eraan gebonden zijn, geschreven tussen vierkante haken; ionen buiten de haken zijn tegenionen, niet aan het metaal gebonden.

![Chelerende liganden. Links: ethaan-1,2-diamine (en), tweetandig via zijn twee stikstofatomen. Midden: het ethaandioaation (ox), tweetandig via twee zuurstofatomen. Rechts: het edta-anion, dat zich om een metaalion wikkelt met zijn twee stikstofatomen en vier carboxylaatzuurstofatomen (zestandig).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/fig-51a916a729b6.svg)

![Chelerende liganden. Links: ethaan-1,2-diamine (en), tweetandig via zijn twee stikstofatomen. Midden: het ethaandioaation (ox), tweetandig via twee zuurstofatomen. Rechts: het edta-anion, dat zich om een metaalion wikkelt met zijn twee stikstofatomen en vier carboxylaatzuurstofatomen (zestandig).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/fig-f7fb98082ba2.svg)

![Chelerende liganden. Links: ethaan-1,2-diamine (en), tweetandig via zijn twee stikstofatomen. Midden: het ethaandioaation (ox), tweetandig via twee zuurstofatomen. Rechts: het edta-anion, dat zich om een metaalion wikkelt met zijn twee stikstofatomen en vier carboxylaatzuurstofatomen (zestandig).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/fig-230c4ccb0332.svg)

*Chelerende liganden. Links: ethaan-1,2-diamine (en), tweetandig via zijn twee stikstofatomen. Midden: het ethaandioaation (ox), tweetandig via twee zuurstofatomen. Rechts: het edta-anion, dat zich om een metaalion wikkelt met zijn twee stikstofatomen en vier carboxylaatzuurstofatomen (zestandig).*

## 18.3 Coördinatiegetallen en geometrieën

Twee, vier en zes zijn de meest voorkomende coördinatiegetallen. Zilver(I) en goud(I) geven lineaire complexen ($\ce{[Ag(NH3)2]+}$); vier liganden vormen een tetraëder ($\ce{[CoCl4]^2-}$, $\ce{[Zn(NH3)4]^2+}$) of een vierkant ($\ce{[PtCl4]^2-}$, $\ce{[Ni(CN)4]^2-}$); vijf een trigonale bipiramide ($\ce{Fe(CO)5}$); zes, verreweg het vaakst, een octaëder.

![De gangbare coördinatiegeometrieën (metaal oranje, liganden grijs; gestreepte bindingen wijzen achter het blad).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/fig-b655bcbd8f21.svg)

*De gangbare coördinatiegeometrieën (metaal oranje, liganden grijs; gestreepte bindingen wijzen achter het blad).*

VSEPR, dat de elektronenparen van het centrale atoom zo ver mogelijk uit elkaar plaatst, schiet hier tekort: een $d^8$-ion zoals $\ce{Pt^2+}$ draagt vier paren d-elektronen en vier liganden, en toch zijn zijn complexen vierkant, niet tetraëdrisch of octaëdrisch. De d-elektronen zijn geen gelokaliseerde paren die de liganden wegduwen: hun energieën hangen af van de geometrie op een manier die het volgende hoofdstuk berekent.

**Propositie 18.5 (Vlak vierkante d8d^8d8-complexen).**

Complexen met coördinatiegetal vier van $d^8$-ionen van de tweede en derde overgangsreeks ($\ce{Pd^2+}$, $\ce{Pt^2+}$, $\ce{Au^3+}$) zijn vlak vierkant.

**Bewijs.** *Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.* ∎

De verklaring, de splitsing van de d-niveaus door de liganden, komt in [Hoofdstuk 19](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/19-ligandveldtheorie-en-kleur#ch-b2-ligand-field).

## 18.4 Isomeren

**Definitie 18.6 (Isomeren van complexen).**

In een octaëdrisch complex $\mathrm{MA_3B_3}$ heeft het *fac-isomeer* de drie liganden B op één vlak van de octaëder, het *mer-isomeer* op een meridiaan (drie posities in een vlak door het metaal). *Bindingsisomeren* verschillen in het atoom waarmee een [ambidentaat ligand](#def-b2-coordination-complexes-denticity) bindt. *Ionisatie-isomeren* verwisselen een ligand met een tegenion, wat in oplossing verschillende ionen geeft.

**Propositie 18.7 (Octaëdrische isomeren tellen).**

In een octaëder heeft $\mathrm{MA_4B_2}$ twee isomeren (cis en trans), $\mathrm{MA_3B_3}$ twee (fac en mer), en $\mathrm M(\mathrm{AA})_3$, met drie tweetandige liganden, twee enantiomeren, $\Delta$ en $\Lambda$.

**Bewijs.** In een octaëder zijn twee posities ofwel naburig (cis, $90^\circ$) ofwel tegenover elkaar (trans, $180^\circ$): twee schikkingen voor de twee liganden B. Voor drie liganden B staan er ofwel geen twee trans (ze bezetten één vlak: fac) ofwel precies één paar trans (het derde staat cis ten opzichte van beide: mer); drie onderling trans staande posities bestaan niet. Voor $\mathrm M(\mathrm{AA})_3$ overspant elk chelaat twee cisposities; de drie chelaten winden zich om de drietallige as als de bladen van een schroef, met de wijzers van de klok mee of ertegenin, gezien langs die as: twee spiegelbeelden, die niet samenvallen, omdat het complex geen spiegelvlak heeft. ∎

![Boven: cis- en trans-isomeren van MA_4B_2 (liganden B blauw), fac- en mer-isomeren van MA_3B_3 (B rood). Onder: de twee enantiomeren van een trischelaat zoals (Co(en)3)3+, gezien langs de drietallige as, schematisch: elk chelaat (blauwe boog) verbindt een bovenste en een onderste positie, en de drie draaien in de ene richting () of in de andere ().](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/fig-69690792f2c7.svg)

![Boven: cis- en trans-isomeren van MA_4B_2 (liganden B blauw), fac- en mer-isomeren van MA_3B_3 (B rood). Onder: de twee enantiomeren van een trischelaat zoals (Co(en)3)3+, gezien langs de drietallige as, schematisch: elk chelaat (blauwe boog) verbindt een bovenste en een onderste positie, en de drie draaien in de ene richting () of in de andere ().](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/fig-b6ab5ce2291d.svg)

*Boven: cis- en trans-isomeren van $\mathrm{MA_4B_2}$ (liganden B blauw), fac- en mer-isomeren van $\mathrm{MA_3B_3}$ (B rood). Onder: de twee enantiomeren van een trischelaat zoals $\ce{[Co(en)3]^3+}$, gezien langs de drietallige as, schematisch: elk chelaat (blauwe boog) verbindt een bovenste en een onderste positie, en de drie draaien in de ene richting ($\Delta$) of in de andere ($\Lambda$).*

## 18.5 Namen en elektronentellingen

**Methode 18.8 (Een complex benoemen).**

1. Schrijf in de formule de [coördinatiesfeer](#def-b2-coordination-complexes-coordination-sphere) tussen vierkante haken, het metaal eerst, dan de liganden; de lading van het complex erbuiten.
2. Som in de naam de liganden in alfabetische volgorde op, met vermenigvuldigende voorvoegsels (di-, tri-, tetra-; bis-, tris- voor samengestelde ligandnamen): anionische liganden eindigen op -o (chlorido, cyanido, oxido, hydroxido), neutrale behouden hun naam (aqua, ammine, carbonyl).
3. Dan het metaal, met de uitgang -aat als het complex een anion is (ferraat, cupraat, kobaltaat), en zijn oxidatiegetal in Romeinse cijfers.
4. Kationen worden vóór anionen genoemd: $\ce{[Co(NH3)6]Cl3}$ is hexaamminekobalt(III)chloride, $\ce{K4[Fe(CN)6]}$ kaliumhexacyanidoferraat(II).

**Definitie 18.9 (Elektronentelling).**

De *valentie-elektronentelling* van een complex is het aantal d-elektronen van het metaalion plus de elektronen die de liganden leveren (twee voor elk donorpaar). De *18-elektronenregel* zegt dat stabiele complexen van metalen in een lage oxidatietoestand met sterk bindende $\pi$-acceptorliganden zoals $\ce{CO}$ doorgaans 18 valentie-elektronen hebben.

**Definitie 18.10 (Hapticiteit).**

De *hapticiteit* van een ligand is het aantal van zijn atomen dat via één doorlopend $\pi$-systeem aan het metaal gebonden is; ze wordt geschreven als $\eta^n$: een etheen dat via zijn $\pi$-binding gebonden is, is $\eta^2$, een cyclopentadienylring die via alle vijf koolstofatomen gebonden is, $\eta^5$.

**Methode 18.11 (Elektronen tellen).**

1. Geef de liganden ladingen als deeltjes met gesloten schil ( $\ce{Cl-}$ , $\ce{H-}$ , $\ce{C5H5-}$ ; $\ce{CO}$ , $\ce{PR3}$ , $\ce{NH3}$ neutraal) en leid de oxidatietoestand van het metaal af.
2. Tel de d-elektronen van het metaal, $n = g - m$ .
3. Tel twee elektronen op per donorpaar: één paar per [eentandig ligand](#def-b2-coordination-complexes-denticity) , zes voor een $\eta^5$ - $\ce{C5H5-}$ , zes voor een $\eta^6$ -benzeen, twee voor een $\eta^2$ -alkeen.
4. Een metaal-metaalbinding telt één elektron voor elk metaal.

**Propositie 18.12 (Metaalcarbonylen).**

De stabiele binaire carbonylen van de eerste overgangsreeks, $\ce{Cr(CO)6}$, $\ce{Fe(CO)5}$, $\ce{Ni(CO)4}$ en $\ce{Mn2(CO)10}$, hebben alle 18 valentie-elektronen per metaalatoom.

**Bewijs.** Chroom(0), $d^6$, met zes CO: $6 + 12 = 18$. IJzer(0), $d^8$, vijf CO: $8 + 10 = 18$. Nikkel(0), $d^{10}$, vier CO: $10 + 8 = 18$. Mangaan(0), $d^7$, vijf CO en één binding Mn–Mn: $7 + 10 + 1 = 18$; een monomeer $\ce{Mn(CO)5}$, met 17, bestaat niet als stabiele verbinding, en vormt een paar. De reden waarom 18 begunstigd is — negen valentieorbitalen van het metaal, alle bindende of niet-bindende gevuld — wordt gegeven in [Hoofdstuk 19](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/19-ligandveldtheorie-en-kleur#ch-b2-ligand-field). ∎

Ferroceen, $\ce{Fe(\eta^5-C5H5)2}$, bevat een ijzer(II)-ion ($d^6$) tussen twee cyclopentadienylanionen, die elk zes elektronen leveren: $6 + 12 = 18$. De regel faalt voor de meeste complexen met hoge oxidatietoestanden en voor veel met zwakke liganden: $\ce{[Ti(H2O)6]^3+}$ heeft 13 elektronen, $\ce{[Cu(H2O)6]^2+}$ 21.

**Geschiedenis — Werner en de octaëder.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-coordination-complexes/img-2db0a11309a5.jpg)

Alfred Werner stelde in 1893 voor dat een metaal, naast zijn valentie, een coördinatiegetal heeft van groepen die rechtstreeks eromheen vastgehouden worden, en dat kobalt(III) er zes vasthoudt op de hoekpunten van een octaëder. Hij voorspelde daarna hoeveel isomeren elke formule zou moeten hebben en besteedde twintig jaar aan hun bereiding; in 1911 splitste hij een kobaltcomplex in zijn twee enantiomeren, wat bewees dat chiraliteit geen koolstofatoom vereist. Hij kreeg in 1913 de Nobelprijs voor Scheikunde. (Portret, Les Prix Nobel, 1914, publiek domein, Wikimedia Commons.)

## 18.6 Oefeningen

**Oefening 18.1 ★.**

Geef de $d^n$-configuratie van $\ce{Ti^3+}$, $\ce{V^3+}$, $\ce{Cr^3+}$, $\ce{Mn^2+}$, $\ce{Fe^3+}$, $\ce{Co^2+}$, $\ce{Ni^2+}$ en $\ce{Zn^2+}$.

**Oplossing van Oefening 18.1.**

$\ce{Ti^3+}$ $d^1$, $\ce{V^3+}$ $d^2$, $\ce{Cr^3+}$ $d^3$, $\ce{Mn^2+}$ $d^5$, $\ce{Fe^3+}$ $d^5$, $\ce{Co^2+}$ $d^7$, $\ce{Ni^2+}$ $d^8$, $\ce{Zn^2+}$ $d^{10}$.

**Oefening 18.2 ★.**

Geef de [tandigheid](#def-b2-coordination-complexes-denticity) van water, ethaan-1,2-diamine, het ethaandioaation, edta en het thiocyanaation, en zeg welk ligand ambidentaat is.

**Oplossing van Oefening 18.2.**

Water 1, en 2, ethaandioaat 2, edta 6, thiocyanaat 1; thiocyanaat is ambidentaat (via S of N).

**Oefening 18.3 ★.**

Benoem $\ce{[Cu(NH3)4]SO4}$, $\ce{K3[Fe(CN)6]}$, $\ce{[CoCl2(NH3)4]Cl}$ en $\ce{[Ni(CO)4]}$.

**Oplossing van Oefening 18.3.**

Tetraamminekoper(II)sulfaat; kaliumhexacyanidoferraat(III); tetraammine-dichloridokobalt(III)chloride; tetracarbonylnikkel(0).

**Oefening 18.4 ★.**

Voorspel de geometrie van $\ce{[Ag(NH3)2]+}$, $\ce{[CoCl4]^2-}$, $\ce{[PtCl4]^2-}$ en $\ce{[Fe(H2O)6]^2+}$.

**Oplossing van Oefening 18.4.**

Lineair; tetraëdrisch; vlak vierkant ($d^8$, derde reeks); octaëdrisch.

**Oefening 18.5 ★★.**

Hoeveel isomeren heeft het vlak vierkante $\ce{[PtCl2(NH3)2]}$? Teken ze. (Een ervan, cisplatine, is een geneesmiddel tegen kanker.)

**Oplossing van Oefening 18.5.**

Twee: cis (de twee chloriden naast elkaar) en trans (tegenover elkaar). In een tetraëder zou er maar één zijn.

**Oefening 18.6 ★★.**

Tel de valentie-elektronen van $\ce{Cr(CO)6}$, $\ce{Fe(CO)5}$, $\ce{Ni(CO)4}$, $\ce{V(CO)6}$ en $\ce{Mn2(CO)10}$. Welke verbinding overtreedt de regel, en hoe gedraagt ze zich?

**Oplossing van Oefening 18.6.**

$\ce{Cr(CO)6}$ 18; $\ce{Fe(CO)5}$ 18; $\ce{Ni(CO)4}$ 18; $\ce{V(CO)6}$: $5 + 12 = 17$; $\ce{Mn2(CO)10}$ 18 per mangaanatoom. $\ce{V(CO)6}$ overtreedt de regel: het is [paramagnetisch](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/14-molecuulorbitalen-van-tweeatomige-moleculen#def-b2-diatomic-mos-magnetism) en wordt gemakkelijk gereduceerd tot $\ce{[V(CO)6]-}$, dat er 18 heeft.

**Oefening 18.7 ★★.**

Tel de valentie-elektronen van ferroceen en van kobaltoceen $\ce{Co(C5H5)2}$. Welke wordt gemakkelijk geoxideerd, en waartoe?

**Oplossing van Oefening 18.7.**

Ferroceen: Fe(II) $d^6$ + 12 = 18. Kobaltoceen: Co(II) $d^7$ + 12 = 19. Kobaltoceen verliest zijn extra elektron gemakkelijk en geeft het kobaltoceniumion $\ce{[Co(C5H5)2]+}$, met 18.

**Oefening 18.8 ★★.**

Het nikkel(II)complex van edta heeft $\log_{10}K = 20.5$, ver boven die van complexen waarin nikkel zes afzonderlijke stikstof- of zuurstofdonoren bindt. Verklaar dit chelaateffect aan de hand van het aantal deeltjes dat vrijkomt wanneer het chelaat zes watermoleculen vervangt.

**Oplossing van Oefening 18.8.**

Eén edta vervangt zes watermoleculen: $\ce{[Ni(H2O)6]^2+ + edta^4- -> [Ni(edta)]^2- +
6H2O}$, zeven deeltjes uit twee. De [reactie-entropie](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/2-reactie-entropie-en-reactie-gibbsenergie#def-b2-reaction-free-energy-reaction-entropy) is sterk positief, en $K$ zeer groot. Zes afzonderlijke liganden vervangen zes watermoleculen zonder winst in het aantal deeltjes.

**Oefening 18.9 ★★.**

Teken de twee [bindingsisomeren](#def-b2-coordination-complexes-isomers) van $\ce{[Co(NO2)(NH3)5]^2+}$.

**Oplossing van Oefening 18.9.**

Nitrito-$\kappa N$ ($\ce{Co-NO2}$, het nitro-isomeer, geel) en nitrito-$\kappa O$ ($\ce{Co-O-N=O}$, het nitrito-isomeer, rood).

**Oefening 18.10 ★★★.**

Hoeveel stereo-isomeren heeft $\ce{[CoCl2(en)2]+}$? Welke zijn chiraal?

**Oplossing van Oefening 18.10.**

Drie: het trans-isomeer (achiraal: spiegelvlakken) en de twee enantiomeren van het cis-isomeer (de twee chelaten en de twee chloriden winden zich in de ene of de andere richting).

**Oefening 18.11 ★★★.**

Tel voor $\mathrm{MA_4B_2}$ de isomeren die voorspeld worden door een vlakke zeshoek en door een trigonaal prisma van zes liganden, en leg uit hoe het aantal gevonden isomeren tussen de geometrieën beslist.

**Oplossing van Oefening 18.11.**

Vlakke zeshoek: B op de posities 1,2 (ortho), 1,3 (meta), 1,4 (para): drie isomeren. Trigonaal prisma: B langs een ribbe van een driehoek, langs een verticale ribbe, of diagonaal over een rechthoekig zijvlak: drie. De octaëder geeft er twee. Er niet meer dan twee vinden, ondanks veel pogingen en verscheidene verbindingen, sluit de twee andere geometrieën uit — tenzij er een derde isomeer over het hoofd gezien is.

**Oefening 18.12 ★★★.**

Tel de valentie-elektronen van $\ce{[RhCl(PPh3)3]}$ en van $\ce{[IrH(CO)(PPh3)3]}$ ($\ce{PPh3}$ een donor van twee elektronen, $\ce{H-}$ als hydride). Welke zou er nog twee liganden bij kunnen opnemen?

**Oplossing van Oefening 18.12.**

$\ce{[RhCl(PPh3)3]}$: Rh(I) $d^8$ + 4 × 2 = 16. $\ce{[IrH(CO)(PPh3)3]}$: Ir(I) $d^8$ + 5 × 2 = 18. Het rodiumcomplex, met 16 elektronen, kan er nog twee opnemen (oxidatieve additie, [Hoofdstuk 20](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/20-organometaalkatalyse-elementaire-stappen-en-cycli#ch-b2-catalytic-cycles)).

## 18.7 Probleem: de kobaltammines van Werner

**Probleem 18.1.**

Weekendprobleem — vier ammines van kobalt(III)chloride en het chloride dat ze vrijgeven, hun formules met haken, de twee isomeren van het tetraammine en wat ze over de geometrie bewijzen, en de optische activiteit van een trischelaat

Gegevens: vier verbindingen A $\ce{CoCl3.6NH3}$ (oranjegeel), B $\ce{CoCl3.5NH3}$ (paars), C en D $\ce{CoCl3.4NH3}$ (groen en violet). Met overmaat zilvernitraat slaat één mol A 3 mol $\ce{AgCl}$ neer, B 2 mol, C en D elk 1 mol. Molaire geleidbaarheden tonen 4, 3, 2 en 2 ionen per formule-eenheid.

**Deel I — Chloride en ionen.**

1. Welke chloriden reageren meteen met zilverionen?
2. Hoeveel chloriden zijn in elke verbinding aan kobalt gebonden?
3. Controleer de aantallen ionen aan de hand van de geleidbaarheden.
4. Wat is het oxidatiegetal van kobalt in alle vier?
5. Wat is zijn $d^n$ -configuratie?
6. Hoeveel liganden in totaal houdt kobalt in elke verbinding vast?

**Deel II — Formules en namen.**

7. Schrijf A, B, C en D met vierkante haken.
8. Benoem A en B.
9. Benoem het kation van C en D.
10. Wat voor isomeren zijn C en D?
11. Wat zou een verbinding $\ce{CoCl3.3NH3}$ zijn, en hoeveel ionen zou ze geven?
12. Hoeveel isomeren zou die verbinding in een octaëder hebben?

**Deel III — De geometrie.**

13. Teken cis- en trans- $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$ in een octaëder.
14. Tel de isomeren van $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$ die voorspeld worden voor zes liganden op de hoekpunten van een vlakke zeshoek.
15. Tel die welke voorspeld worden voor een trigonaal prisma.
16. Werner vond er nooit meer dan twee. Wat bewijst dat?
17. Is het bewijs volledig? Wat zou een derde isomeer betekend hebben?
18. Welke van C en D is cis, wetende dat het cis-isomeer met ethaandioaat in een chelaat kan worden omgezet en het trans-isomeer niet?

**Deel IV — Optische activiteit.**

19. Teken $\ce{[Co(en)3]^3+}$ .
20. Heeft het een spiegelvlak? Een inversiecentrum?
21. Hoeveel stereo-isomeren heeft het?
22. Wat bewijst de splitsing van zo’n kation in enantiomeren?
23. Is $\ce{[CoCl2(en)2]+}$ chiraal in zijn cisvorm? In zijn transvorm?
24. Waarom was het belangrijk dat Werner een complex zonder enig koolstofatoom splitste?
25. Geef het aantal isomeren van $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$ dat voorspeld wordt door de octaëder, en door de vlakke zeshoek en het trigonale prisma.

**Oplossing van Probleem 18.1.**

**1.** De chloriden buiten de [coördinatiesfeer](#def-b2-coordination-complexes-coordination-sphere), vrij in oplossing. **2.** A: 0; B: 1; C en D: 2. **3.** A: $[\ce{Co(NH3)6}]^{3+}$ + 3 $\ce{Cl-}$: 4 ionen; B: 3; C, D: 2. Dat klopt. **4.** +3. **5.** $d^6$. **6.** Zes in elke verbinding: 6 $\ce{NH3}$; 5 $\ce{NH3}$ + 1 Cl; 4 $\ce{NH3}$ + 2 Cl. **7.** $\ce{[Co(NH3)6]Cl3}$; $\ce{[CoCl(NH3)5]Cl2}$; $\ce{[CoCl2(NH3)4]Cl}$ (tweemaal). **8.** Hexaamminekobalt(III)chloride; pentaammine-chloridokobalt(III)chloride. **9.** Tetraammine-dichloridokobalt(III). **10.** Geometrische isomeren (cis-trans). **11.** $\ce{[CoCl3(NH3)3]}$, een neutraal complex: geen ionen, geen chloride dat meteen neerslaat. **12.** Twee: fac en mer. **13.** Cis: de twee Cl onder $90^\circ$; trans: onder $180^\circ$. **14.** Drie (ortho-, meta- en paraposities op de zeshoek). **15.** Drie. **16.** Het ondersteunt de octaëder, de enige van de drie die er twee voorspelt. **17.** Nee: de afwezigheid van een derde isomeer is negatief bewijs. Een derde isomeer zou de octaëder uitgesloten hebben. **18.** Dat welk het chelaat vormt: een tweetandig ethaandioaat kan slechts twee cisposities overspannen. **19.** Drie en-chelaten rond kobalt, die elk twee cisposities overspannen. **20.** Geen van beide: geen spiegelvlak en geen inversiecentrum. **21.** Twee enantiomeren, $\Delta$ en $\Lambda$. **22.** Dat de zes liganden in drie dimensies geschikt zijn, zoals in een octaëder; een vlakke schikking zou een achiraal ion geven. **23.** Cis: chiraal (twee enantiomeren). Trans: achiraal. **24.** Het toonde aan dat optische activiteit een eigenschap is van de moleculaire geometrie in het algemeen, niet van koolstof, en het bevestigde de octaëder. **25.** De octaëder voorspelt $\boldsymbol{2}$ isomeren van $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$; de vlakke zeshoek en het trigonale prisma voorspellen er $\boldsymbol{3}$.