Chimie inorganique : les ligands - Exercice corrigé

Thèmes abordés

Chimie inorganique, ligands, atomes, acide de Lewis, cyclam, thiocyanato, oxalato, nitrilotriaceto, molécules

Résumé du document

La majorité des composés organiques et des anions inorganiques possèdent des atomes donneurs (atome possédant des paires d'électrons libres) et peuvent agir en tant que ligands. De nombreux ligands possèdent plus d'un atome donneur et ont des géométries particulières pour former plus d'une liaison covalente de coordination avec le même ion métallique. Ces ligands sont qualifiés de ligands chélatants potentiels. Les ligands ayant deux atomes donneurs convenablement positionnés sont appelés ligands chélatants bidentates ; ceux qui en ont trois sont nommés ligands chélatants tridentates et ainsi de suite. De façon générale, nous pouvons les qualifier de polydentates.

Extraits

[...] Chimie inorganique : les ligands - Exercice corrigé La majorité des composés organiques et des anions inorganiques possèdent des atomes donneurs (atome possédant des paires d'électrons libres) et peuvent agir en tant que ligands. De nombreux ligands possèdent plus d'un atome donneur et ont des géométries particulières pour former plus d'une liaison covalente de coordination avec le même ion métallique. Ces ligands sont qualifiés de ligands chélatants potentiels. Les ligands ayant deux atomes donneurs convenablement positionnés sont appelés ligands chélatants bidentates ; ceux qui en ont trois sont nommés ligands chélatants tridentates et ainsi de suite. [...]

[...] Les raisons suivantes pourraient empêcher la formation d'un cycle : Les deux atomes donneurs sont fixés sur un petit composé cyclique (inférieur à 12 atomes) Un angle de liaison de 180° plutôt que 109.5° ou 120° (angle habituel dans un squelette carboné) Nous devons identifier les atomes donneurs d'électrons dans certains édifices pouvant se lier à un cation jouant le rôle d'acide de Lewis. Dans un premier temps, nous identifierons les atomes potentiellement donneurs dans les quatre molécules suivantes : le tetraazacyclotetradecane (aussi appelé cyclam), le thiocyanato, l'oxalato et le nitrilotriaceto. Dans un second temps, nous indiquerons les ligands se comportant comme des ligands polydentates. Question n°1 La molécule suivante est le tetraazacyclotetradecane (cyclam). La molécule possède quatre atomes d'azote présentant chacun un doublet libre d'électrons, ils sont donc qualifiés d'atomes potentiellement donneurs. [...]

[...] En partant de l'atome d'oxygène le plus à gauche et en allant jusqu'à l'atome d'oxygène le plus à droite, nous avons numéroté la molécule comme indiqué sur le schéma suivant : Les atomes donneurs ne font pas parti d'un cycle et il n'y a pas d'angle de 180° ; il n'existe donc pas de facteur géométrique pouvant empêcher la chélation et les atomes sont donc libres pour former un cycle avec l'ion métallique. La molécule est donc un ligand polydentate. Question n°4 La dernière molécule est le nitrilotriaceto. [...]

[...] Les atomes donneurs ont alors un nombre suffisant d'atomes séparateurs pour conduire à une molécule chélatante. De plus, la molécule ne présente pas d'angle de 180° et le cycle est supérieur à 12 atomes. La molécule est un ligand polydentate. Question n°2 La molécule suivante à étudier est le thiocyanato. La molécule comporte un atome de soufre avec trois doublets d'électrons et un atome d'azote. L'atome de soufre possède en plus une charge négative compte tenu de sa seule liaison avec un autre atome. [...]

[...] Ce dernier est le numéro 4 quelque soit l'atome d'oxygène numéroté 1 au départ. De plus, les atomes donneurs ne font pas parti d'un cycle et il n'y a aucun angle de 180° ; il n'existe donc pas de facteur géométrique pouvant empêcher la chélation. La molécule est donc un ligand polydentate. Pour conclure, nous pouvons dire que les molécules tetraazacyclotetradecane, oxalato et nitrilotriaceto sont des ligands polydentates alors que la molécule thiocyanato n'est pas ligand polydentate compte tenu de son angle de 180°. [...]