الفصل الخامس- الدرس الاول – الكيمياء التناسقية

🧪 الكيمياء التناسقية – Coordination Chemistry

✅ مقدمة:

الكيمياء التناسقية هي فرع من فروع الكيمياء غير العضوية يُعنى بدراسة المركبات التناسقية التي تتكوّن من أيونات فلزية مرتبطة بجزيئات أو أيونات تُعرف باسم الليجندات (Ligands).
تلعب هذه المركبات دورًا مهمًا في الطبيعة والصناعة والطب، مثل الهيموغلوبين والفيتامين B₁₂ وعوامل التلوين والمعادن المعقدة.

🔹 أولًا: التعريفات الأساسية

🧬 1. المركب التناسقي (Coordination Compound):

مركب يحتوي على أيون فلزي مركزي مرتبط بعدة ليجندات بواسطة روابط تناسقية.

⚛️ 2. الذرة المركزية (Central Metal Atom/Ion):

غالبًا ما تكون أيون فلز انتقالي (مثل Fe²⁺، Cu²⁺، Co³⁺) لديها مدارات فارغة تستقبل أزواج إلكترونية من الليجندات.

🔗 3. الليجند (Ligand):

جزيء أو أيون يحتوي على زوج إلكتروني حر يُمنح للفلز لتكوين رابطة تناسقية.

الرابطة التناسقية = رابطة تساهمية يُمنح فيها الزوج الإلكتروني بالكامل من طرف الليجند.

🔸 ثانيًا: أنواع الليجندات

يسمى الليجند متعدد السن أيضًا بـ الليجند المخلب لأنه “يمسك” بالذرة المركزية كما يمسك المخلب بشيء.

🔷 ثالثًا: عدد التناسق (Coordination Number)

هو عدد الروابط التناسقية التي تتكون بين الذرة المركزية والليجندات.
يعتمد على حجم الفلز ونوع الليجند.

📘 رابعًا: التسمية في الكيمياء التناسقية (IUPAC Naming)

✅ قواعد التسمية:

1. ابدأ باسم الليجندات (أبجديًا)، ثم اسم الفلز.
2. أسماء الليجندات الشائعة:

3. إذا كان الليجند أكثر من مرة نستخدم البادئات:
   di, tri, tetra, penta, hexa
4. يُذكر حالة تأكسد الفلز بالأرقام الرومانية بين قوسين.

✅ أمثلة على التسمية:

🔹 $Cr(NH₃)₆$³⁺
الاسم: هيكساأمين كروم(III)

🔹 $CuCl₄$²⁻
الاسم: تيتراكلورو نحاس(II)

🔹 $Fe(CN)₆$⁴⁻
الاسم: هيكساسيانو حديد(II)

🧪 خامسًا: الصيغة الكيميائية للمركبات التناسقية

• تُكتب داخل قوس مربع.
• الفلز في المركز، والليجندات حوله.
• الشحنة الكلية تُكتب خارج القوس.

مثال:

$$[\text{Co}(NH_3)_5Cl]^{2+}$$

• الفلز: Co
• الليجندات: 5 أمين، 1 كلور
• الشحنة الكلية: 2+

🔬 سادسًا: الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمركبات التناسقية

1. تلوّن المحاليل:
   بسبب انتقالات الإلكترونات في المدارات الفرعية (d-d transitions).
2. المغناطيسية:
   • تعتمد على عدد الإلكترونات غير المزدوجة.
   • بعض المركبات تكون بارامغناطيسية (تنجذب للمغناطيس)، وبعضها دايامغناطيسية.
3. التفاعلية:
   تختلف باختلاف الليجندات وعدد التناسق.

🔁 سابعًا: الأيزومرات في المركبات التناسقية

1. أيزومر هندسي (Geometrical Isomerism):

• يحدث في المركبات مربعة أو ثمانية الأوجه.
• مثال: cis و trans في $Pt(NH₃)₂Cl₂$

2. أيزومر ضوئي (Optical Isomerism):

• مركبات تكون صورة مرآة غير متطابقة.
• تظهر في الليجندات المخلبية (chelating ligands) مثل $en$.

🌍 ثامنًا: تطبيقات المركبات التناسقية

1. في الطب:
   • دواء cisplatin لعلاج السرطان.
   • فيتامين B₁₂ يحتوي على أيون Co.
2. في الصناعة:
   • مركبات التلوين والصبغات.
   • تحفيز التفاعلات الكيميائية.
3. في البيئة:
   • إزالة المعادن الثقيلة من الماء باستخدام مركبات EDTA.
4. في الحياة اليومية:
   • الهيموغلوبين: مركب تناسقي يحتوي على الحديد.
   • الكلوروفيل: يحتوي على المغنيسيوم كذرة مركزية.

🧠 تاسعًا: أمثلة تدريبية بسيطة

🔹 ما نوع الليجند في $CN^-$؟

• أحادي السن، يمنح زوجًا إلكترونيًا واحدًا.

🔹 اذكر عدد التناسق في $Cr(en)₃$³⁺

• كل $en$ ثنائي السن ⇒ 3 × 2 = 6 ⇒ عدد التناسق = 6

🔹 سمِّ المركب $Pt(NH₃)₂Cl₂$

• إذا كانت الليجندات المجاورة (cis):
  cis-diamminedichloroplatinum(II)
• إذا كانت متقابلة (trans):
  trans-diamminedichloroplatinum(II)

✅ خاتمة:

الكيمياء التناسقية عالم واسع يجمع بين الجمال الكيميائي والتطبيقات الحياتية. من خلال فهم الروابط التناسقية، أنواع الليجندات، والهندسة الفراغية، يمكننا تفسير ظواهر مثل ألوان المعادن الحيوية، آلية عمل الأدوية، والمحفزات الصناعية.
إنّ إتقان هذا الفرع يمنحك فهماً أعمق لكيمياء العناصر الانتقالية والعمليات الحيوية في الكائنات الحية.