Innhold
I fast stoff danner atomer og molekyler en rekke geometriske strukturer avhengig av måten de kombinerer.I hver struktur deler et sentralt atom elektroner med andre atomer eller ioniske molekyler, og formen på strukturen avhenger av hvordan elektronene deles. Koordinasjonsnummeret for det sentrale atomet er en indikator på hvor mange atomer eller molekyler som danner bindinger med det, og det er en bestemmende faktor for molekylformen og til slutt egenskapene til det faste stoffet. For kovalent bundne molekyler og overgangsmetallkomplekser henter kjemikere koordinasjonsnummeret fra den kjemiske formelen. De beregner koordinasjonsnummeret for metalliske faste stoffer ved å undersøke gitterstrukturen.
Kovalent bundne molekyler
I et kovalent bundet molekyl bestemmer kjemikere koordinasjonsnummeret til det sentrale atomet ved å telle antall bundne atomer. For eksempel, i metanmolekylet, er det sentrale karbonatom bundet til fire hydrogenatomer, så dets koordinasjonsnummer er 4. Dette tallet kan lett bestemmes ut fra den kjemiske formelen for metan: CH4.
Det samme forholdet gjelder for ioniske forbindelser. For eksempel koordinasjonsnummeret til karbondioksydmolekylet (CO3)2- er 3, og ladningen for ionet er -2.
Overgangsmetallkomplekser
Overgangsmetaller, som opptar kolonnene 3 til 12 i periodiske tabeller, danner komplekser med grupper av atomer kalt ligander. Koordinasjonen av overgangsmetallet blir igjen gitt av antall atomer som sentralt atomet er bundet til. For eksempel koordinasjonsnummeret til den ioniske forbindelsen CoCl2(NH3)4+ er 6, fordi det sentrale koboltatom binder seg til to kloratomer og fire nitrogenatomer. I FeN42+, er koordinasjonsnummeret 4 fordi det er antall bindinger som dannes av det sentrale jernatom, selv om nitrogenatomene danner et gitterkompleks ved å binde seg til hverandre.
Metalliske faste stoffer
I metalliske faste stoffer er det ingen klar binding mellom par par, så kjemikere bestemmer koordineringen av strukturen ved å velge et enkelt atom og telle antall atomer som umiddelbart omgir den. For eksempel kan et atom som er en del av en lagstruktur ha tre atomer under seg, tre over det og seks som omgir det i samme lag. Koordinasjonsnummeret for dette atomet ville være 12.
Atomene i en fast krystall danner seg ofte til geometriske strukturer kalt celler, og disse cellene gjentar seg selv uendelig for å skape krystallstrukturen. Å dechiffrere formen på cellen gjør det mulig å beregne koordinasjonsnummeret, som er det samme for hvert atom i strukturen. For eksempel har en kubisk struktur ett atom i midten omgitt av ett på hvert hjørne, i totalt åtte, så koordinasjonsnummeret er 8.
Ioniske faste stoffer
Natriumklorid (NaCl) er et eksempel på et ionisk fast stoff, som er dannet av et kation (Na+) og et anion (Cl-). I et ionisk metall er kationets koordinasjonsnummer lik antallet anioner i nærheten av det. NaCl er en kubisk struktur, og hver natriumkation er omgitt av fire klorioner på samme plan, så vel som en under og en over, så koordinasjonsnummeret er 6. Av samme grunn er også koordineringen av hver klorion 6.