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Koordinative Bindung einfach erklärt
Eine koordinative Bindung ist eine besondere Elektronenpaarbindung: Ein Bindungspartner stellt beide Bindungselektronen bereit. Du erkennst sie daran, dass ein Teilchen ein freies Elektronenpaar besitzt und ein anderes dieses Elektronenpaar aufnehmen kann.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Wie entsteht die Bindung?
Bei einer gewöhnlichen kovalenten Bindungsbildung steuert jeder Bindungspartner ein Elektron zum gemeinsamen Bindungselektronenpaar bei. Bei einer koordinativen Bindung kommen dagegen beide Elektronen von demselben Partner.
Dafür müssen zwei Voraussetzungen erfüllt sein:
- Ein Teilchen besitzt ein freies Elektronenpaar.
- Ein anderes Teilchen besitzt eine Elektronenlücke oder ein freies Orbital, das dieses Elektronenpaar aufnehmen kann.
Das freie Elektronenpaar wird zum bindenden Elektronenpaar. Dadurch werden die beiden Teilchen miteinander verbunden.
Koordinative Bindung
Eine koordinative Bindung ist eine Elektronenpaarbindung, bei deren Entstehung beide Bindungselektronen von nur einem Bindungspartner stammen. Sie wird auch Donator-Akzeptor-Bindung genannt.
Entscheidend ist die Herkunft des bindenden Elektronenpaars: Bei der koordinativen Bindung liefert ein Partner beide Elektronen.
Wer ist Donator und wer Akzeptor?
Der Partner mit dem freien Elektronenpaar heißt Donator. Er spendet das bindende Elektronenpaar. In der Lewis-Säure-Base-Theorie ist er eine Lewis-Base.
Der elektronenarme Partner heißt Akzeptor. Er nimmt das Elektronenpaar auf und stellt dafür eine Elektronenlücke oder ein freies Orbital bereit. Er ist eine Lewis-Säure.
Donator
Der Donator stellt das freie Elektronenpaar für die koordinative Bindung bereit. Donator und Lewis-Base bezeichnen hier dieselbe Rolle.
Akzeptor
Der Akzeptor nimmt das Elektronenpaar auf. Akzeptor und Lewis-Säure bezeichnen hier dieselbe Rolle.
So gehst du beim Bestimmen der Rollen vor:
- Suche nach einem freien Elektronenpaar.
- Dieses Teilchen ist der Donator beziehungsweise die Lewis-Base.
- Suche nach der Elektronenlücke oder dem freien Orbital.
- Dieses Teilchen ist der Akzeptor beziehungsweise die Lewis-Säure.
Wie funktionieren Protonierungsreaktionen?
Ein Proton H⁺ besitzt kein Elektron, das es zu einer Bindung beisteuern könnte. Es kann aber ein freies Elektronenpaar aufnehmen. Deshalb wirkt H⁺ als Akzeptor beziehungsweise Lewis-Säure.
Wasser und Proton
H⁺ + H₂O → H₃O⁺
Das Wassermolekül besitzt freie Elektronenpaare am Sauerstoffatom. Wasser stellt eines davon für die Bindung zum Proton bereit.
- Donator und Lewis-Base:
H₂O - Akzeptor und Lewis-Säure:
H⁺ - Produkt: Hydroniumion
H₃O⁺
Das Proton nimmt das Elektronenpaar auf. Bei der Entstehung der neuen O–H-Bindung stammen daher beide Bindungselektronen vom Wasser.
Ammoniak und Proton
H⁺ + :NH₃ → NH₄⁺
Der Doppelpunkt vor NH₃ kennzeichnet hier das freie Elektronenpaar des Ammoniaks.
Ammoniak stellt sein freies Elektronenpaar für die Bindung zum Proton bereit.
- Donator und Lewis-Base:
NH₃ - Akzeptor und Lewis-Säure:
H⁺ - Produkt: Ammoniumion
NH₄⁺
Auch hier stammen beide Elektronen der neu entstehenden Bindung vom Donator.
Wie entstehen Metallkomplexe?
Koordinative Bindungen treten häufig in Komplexen auf. Ein einfacher Metallkomplex besteht aus einem Zentralatom oder Zentralion und daran gebundenen Liganden.
Ein Ligand ist ein Teilchen mit mindestens einem freien Elektronenpaar. Er wirkt als Donator. Das Zentralteilchen besitzt freie Orbitale und wirkt als Akzeptor.
Ligand
Ein Ligand bindet mit einem freien Elektronenpaar an ein Zentralteilchen. Bei dieser Bindungsbildung ist der Ligand der Donator.
Im Hexaamminchrom(III)-Komplex befindet sich ein Chromion Cr³⁺ im Zentrum. Sechs Ammoniakmoleküle NH₃ sind als Liganden daran gebunden.
Jedes Ammoniakmolekül liefert ein freies Elektronenpaar. Das Chromion stellt die freien Orbitale bereit. Damit sind die Ammoniakmoleküle die Donatoren und das Chromion ist der Akzeptor.
Die Anzahl der am Zentralteilchen aufgenommenen Einheiten wird als Koordinationszahl bezeichnet. Im beschriebenen Hexaamminchrom(III)-Komplex sind sechs Ammoniakliganden an das Zentralion gebunden; die Koordinationszahl beträgt daher 6.
Häufige Koordinationszahlen sind 4 und 6. Auch 2, 3, 8 und 12 sowie weitere Werte können auftreten. Die Koordinationszahl hängt unter anderem vom Größenverhältnis der beteiligten Teilchen und von den Bindungseigenschaften des Komplexes ab.
Wie zeichnet und deutet man die Bindung?
Ältere Darstellungen verwenden manchmal einen Pfeil vom Donator zum Akzeptor. Der Pfeil zeigt dann, woher das Elektronenpaar kommt und wohin es bereitgestellt wird.
Nach der Bildung kann die koordinative Bindung wie andere Bindungen als gewöhnliche Bindungslinie dargestellt werden. Ein Pfeil und eine Linie erfüllen deshalb unterschiedliche Erklärungszwecke: Der Pfeil kann den Entstehungsvorgang hervorheben, die Linie stellt die entstandene Bindung dar.
Eine Bindungslinie zeigt, dass eine Bindung besteht. Die Donator-Akzeptor-Beschreibung erklärt, woher ihr Elektronenpaar bei der Entstehung kam.
Formale Ladungen in einer Strukturzeichnung sind außerdem nicht automatisch mit der tatsächlichen Ladungsverteilung gleichzusetzen. Die tatsächliche Verteilung der Bindungselektronen wird unter anderem von der Elektronegativität der gebundenen Atome beeinflusst.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Koordinative Bindung
- Voraussetzung
- freies Elektronenpaar beim Donator
- Elektronenlücke oder freies Orbital beim Akzeptor
- Rollen
- Donator ist Lewis-Base
- Akzeptor ist Lewis-Säure
- Beispiele
- Wasser und Proton bilden `H₃O⁺`
- Ammoniak und Proton bilden `NH₄⁺`
- Liganden binden an ein Zentralion
- Darstellung
- Pfeil kann die Entstehungsrichtung zeigen
- Linie zeigt die entstandene Bindung
- Voraussetzung
Abschluss-Check
Du kannst eine koordinative Bindung sicher erklären, wenn du immer zuerst fragst: Wo befindet sich das freie Elektronenpaar, und welches Teilchen kann es aufnehmen?