Chelatkomplexe

Die Liganden wie NH3, CO oder Wasser im [Ni(H2O)6]2+ waren bisher nur über ein Atom mit einem E-Paar an das Zentralatom koordinativ gebunden. Solche Liganden nennt man einzähnig.
Nun gibt es mehrzähnige Liganden, die mehrere Koordinationsstellen besitzen.
Zwei typische Beispiele...

Zweizähnige Liganden

Ethylendiamin  (abgekürzt = en). Die Stickstoffatome "docken" mit dem freien E-Paar an das Zentralion an (Reset ).
Hier sind die koordinierenden E-Paare als rosa Kugeln dargestellt - Kugel - Stab - Darstellung!
(--> en im Cosmoplayer)

Wie man sieht kann dieser Ligand über zwei Stellen, wie eine "Krebsschere" (griech., chele = Krebsschere) das Zentralatom "greifen". 
--> Strukturformel en  (H2N-CH2-CH2-NH2).
Bei der Komplexbildung bildet der Ligand mit dem Zentralatom oder - ion einen Ring aus fünf Atomen. Solche Chelat - Komplexe sind stabil. 

Komplexbeispiele zu en

cis-[Co(Cl)2(en)2]

Cosmoplayer

Lässt man die H-Atome im  Liganden (en) weg, wird der "Z-N-C-C-N--> Fünfring" deutlicher.

trans-[Co(Cl)2(en)2]

Cosmoplayer

Drei Ringe in [Cr(en)3] sind noch stabiler. Cosmoplayer

Sechszähnige Liganden

Ein Ligand mit sechs koordinativen "Stellen" sättigt alle Valenzen des Zentralions (d2sp3 Oktaeders) ab.
Ethylendiamintetraacetato (abgekürzt = edta).
Die zwei Amin-Stickstoffatome und die vier Sauerstoffatome der Carboxygruppe "docken" mit freien E-Paaren an das Zentralion an. (Reset )
---> kleine Strukturformel.

Hier sind die freien E-Paare der sechs koordinierenden Atome als rosa Kugeln dargestellt 
- Kugel - Stab - Darstellung!
---> große Strukturformel (neues Fenster schließen!).

Komplexbeispiel zu edta

Das Ethylendiamintetraacetatokobaltat(II)-Anion. Der sechszähnige Ligand umklammert das Zentralion (Co2+) "unentrinnbar". Solche Komplexe sind äußerst stabil.
Die Oktaederstruktur erkennt man hier genauer. Vier O-Atome der Carboxygruppe und zwei N-Atome des Ethylendiamin fixieren das Cobalt(II)-Kation. 
(Reset ).
---> Cosmoplayer.

 Anwendung in der Medizin

Mit dem therapeutischen Salz Na2[Ca(edta)] werden nach (1) bei Vergiftungen mit  Cd2+, Pb2+, und Hg2+ die Schwermetallionen  "ausgeschwemmt".

(1) [Ca(edta)]2-  +  Pb2+ --->  Ca2+  + [Pb(edta)]2-

In einer "Ionentauschreaktion" (hier Pb2+ für Ca2+) bilden sich die stabileren Edta-Komplexe der Schwermetalle und werden über den Urin ausgeschieden.
Mehrzähnige Komplexe sind in der Analytik und waren in der Waschmittelproduktion von großer Bedeutung.

Chelatkomplexe in der Biologie
Der Hämring (Cosmoplayer) im Hämoglobin ist ein Komplex des Eisen(II)Ions. Mit einem vierzähnigen Liganden bildet Fe2+ den Chelatkomplex, der für den Sauerstofftransport durch Hämoglobin (Hb) im Blut verantwortlich ist. Der Sauerstoff belegt nach (2) eine noch freie Koordinationsstelle des Fe(II)-Zentralions.   
(2)  Hb  + O2 glgewpfeil_kl.gif (969 Byte)  HbO2 (Oxyhämoglobin)

Diese Bindung ist reversibel. Im arbeitenden Muskel mit dem geringeren Sauerstoffpartialdruck (pO2) wird O2 abgegeben und in der Lunge mit höherem O2-Partialdruck wird Sauerstoff komplex an das venöse Blut gebunden.
siehe ---> Hämoglobin (zurück mit <zurück>)


Kohlenstoffmonoxid, CO wird nach (3) 200 mal stärker als O2 vom Hämring - hier ein Ausschnitt mit einem Proteinstrang - gebunden.

(3)    Hb  + CO glgewpfeil_kl.gif (969 Byte)  HbCO 
Die stabilere Bindung des CO an das Eisen(II)ion  "blockiert" das Hämoglobinmolekül. Hierauf beruht die Giftigkeit des Kohllenstoffmonoxids.

Chrorophyll a und - b, die Farbstoffe der grünen Pflanzen sind Chelatkomplexe des Magnesiumions, die dem Aufbau des Hämrings recht ähnlich sind.
Im Vitamin B12 (cosmo) liegt ebenfalls ein Chelatkomplex  vor, bei dem ein Cobalt-Kation im Zentrum eines Ringsystems liegt.

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