Professur Anorganische Chemie






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Vorlesung Anorganische Chemie III
(AC III: Komplex- und Metallorganische Chemie)

Komplexchemie

Einführung in die Koordinationschemie, Bindungskonzepte, Stabilität und Reaktivität von Komplexverbindungen, Struktur von Komplexverbindungen, Elektronenspektren der Komplexe, Elektronentransferreaktionen, Reaktionsmechanismen von Komplexverbindungen, bioanorganische Aspekte

Gliederung der Vorlesung

1. Komplexchemie der Übergangsmetalle

1.1. Einführung: Definition, Vorkommen, Bedeutung

1.2. Struktur und Symmetrie

1.2.1. Bau und Isomerie: Koordinationssphäre, Außensphären-Komplexe, Innensphären-Komplexe, Koordinationszahl, Bindungsbeschreibung der M-L-Bindung, Lewis-Modell
1.2.2. Liganden: Nomenklatur

1.2.2.1. Ligandenarten: Einzähnige Liganden
1.2.2.2. Mehrzähnige Liganden: Zweizähnige Liganden, Dreizähnige Liganden, Vierzähnige Liganden, Fünf- und sechszähnige Liganden, Ambidente Liganden, Templatsynthese
1.2.2.3. Stabilitätskonstanten
1.2.2.4. Chelateffekt
1.2.2.5. Konzept der harten und weichen Säuren und Basen (Pearson)
1.2.2.6. Mechanismen der Liganden-Substitution: Assoziativer Mechanismus, Dissoziativer Mechanismus

1.3. Struktur und Isomerie: Geometrische Struktur, Koordinationszahlen (1 – 12)

1.3.1. Koordinationszahl 1
1.3.2. Koordinationszahl 2
1.3.3. Koordinationszahl 3
1.3.4. Koordinationszahl 4: Tetraedische Anordnung, Quadratisch-planare Anordnung, cis-/trans-Isomerie, trans-Effekt, trans-Einfluß
1.3.5. Koordinationszahl 5: Trigonale Bipyramide, Quadratische Pyramide, Berry-Pseudorotation, Turnstile-Mechanismus
1.3.6. Koordinationszahl 6: Oktaeder, Tetragonale Verzerrung, Rhombische Verzerrung, Trigonale Verzerrung, Geometrische Isomerie, cis-/trans-Isomerie, meridionale/faciale Anordnungen
1.3.7. Höhere Koordinationszahlen (KZ = 7 – 12)

KZ = 7 KZ = 8 KZ = 9
- pentagonale Bipyramide
- einfach überdachtes Oktaeder
- tetragonal überdachtes trigonales Prisma		 - quadratisches Antiprisma
- Dodekaeder
- Würfel		 - dreifach überdachtes trigonales Prisma

1.4. Isomerie

1.4.1. Konstitutionsisomerie: Bindungsisomerie, Ambindende Liganden, Koordinationsisomerie, Dissoziationsisomerie, Solvatisomerie
1.4.2. Stereoisomerie: Geometrische Isomerie, Optische Isomerie, (Bestimmung der absoluten Konfiguration)

1.5. Elektronenabzählregeln: Bestimmung der Oxidationsstufe eines Metalles in Komplexen, 18-VE-Regel

1.6. Bindungskonzepte

1.6.1. Ligandfeld-Theorie (LF), Kristallfeld-Theorie (CF)

1.6.1.1. Oktaederfeld, ML6
1.6.1.2. Tetraederfeld, ML4
1.6.1.3. Quadratisch-planare Komplexe, ML4

1.6.2. dn-Konfigurationen

1.6.2.1. dn-Elektronenkonfiguration oktaedrischer Komplexe

1.6.2.1.1. d0 – d3
1.6.2.1.2. d4 – d7: high-spin, low-spin, Spinpaarungsenergie, Diamagnetismus, Paramagnetismus
1.6.2.1.3. d8 – d10

1.6.2.2. dn-Elektronenkonfiguration tetraedischer Komplexe

Resümee: LF- und CF-Theorie; VB- und MO-Theorie

1.6.3. VB- und MO-Theorie

1.6.3.1. VB-Modell (ML6)
1.6.3.2. MO-Modell (ML6): Mulliken-Symbolik, s-Bindungen, p-Bindungen, p-Base-Liganden, p-Säure-Liganden

1.7. Korrelation der Theorie mit dem Experiment

1.7.1. Spektrochemische Reihe

1.7.1.1. Spektrochemische Reihe der Liganden
1.7.1.2. Spektrochemische Reihe der Metalle

1.7.2. UV-VIS-Spektroskopie: DO-Messungen

1.8. Komplexe mit niedriger Symmetrie: Tetragonale Verzerrung, Quadratisch-planare Systeme, Jahn-Teller-Effekt, Dynamischer Jahn-Teller-Effekt

1.9. MO-Betrachtungen von tetraedischen Komplexen

1.10. Baumstruktur zur Ermittlung der Punktgruppe eines Moleküls

1.11. Mehrkernige Metallkomplexe

Praktikum Metallorganische Chemie

Synthese ausgewählter Koordinationsverbindungen, Metallorganica und bioanorganischer Modellverbindungen, Strukturaufklärung ausgewählter Verbindungen mithilfe von NMR-, UV/Vis- und IR- Spektroskopie und Röntgenstrukturanalyse