Formeln und Nomenklatur der Koordinationsverbindungen erklärt

Stell dir vor, du bestellst online ein rotes Fahrrad, aber weil das Bestellformular unklar war, liefert man dir ein blaues Dreirad. In der Chemie kann ein solcher Fehler viel gefährlicher sein als eine falsche Lieferung. Wenn Chemiker weltweit über komplexe Moleküle sprechen, müssen sie genau wissen, wer was meint.

Um Chaos zu vermeiden und die Formeln und Nomenklatur der Koordinationsverbindungen fehlerfrei anzuwenden, hat die IUPAC (die internationale Organisation der Chemiker) ein striktes Regelwerk erfunden – quasi eine Grammatik für die Chemie. In diesem Artikel lernst du, wie man diese Regeln anwendet, um die chemischen Formeln von Komplexverbindungen aufzustellen und ihnen ihre exakten, systematischen Namen zu geben.

Vorwissen

• Aufbau eines Komplexes: Ein Komplex besteht immer aus einem Zentralteilchen (meist ein Metallion) und mehreren Liganden (Moleküle oder Ionen), die daran gebunden sind.

  Beispiel: In $\text{Cu(H}_2\text{O)}_4^{2+}$ ist Kupfer das Zentralteilchen und Wasser der Ligand.

• Oxidationszahlen und Ladungen: Die Summe der Oxidationszahlen aller Atome in einem Ion entspricht der Ladung des Ions.

  Beispiel: Wenn ein Zentralteilchen die Ladung $2+$ hat und vier neutrale Liganden (Ladung $0$) bindet, bleibt die Gesamtladung des Komplexes $2+$.

Aufgabentyp 1: Aufstellen von Formeln für Komplexverbindungen

Wenn wir die chemische Formel einer Komplexverbindung aufschreiben, folgen wir einem festen Bauplan. Das Wichtigste zuerst: Der eigentliche Komplex wird immer in eckige Klammern gesetzt: $\text{[ ]}$. Alles, was sich innerhalb dieser Klammern befindet, bildet eine feste Einheit.

Hier sind die Regeln für die Reihenfolge:

1. Innerhalb der Klammer: Das Zentralteilchen (das Metall) steht immer an erster Stelle. Danach folgen die Liganden. Wenn es verschiedene Liganden gibt, werden sie in alphabetischer Reihenfolge ihrer chemischen Symbole aufgeschrieben.

2. Außerhalb der Klammer: Oft ist der Komplex selbst ein geladenes Ion. Um ein neutrales Salz zu bilden, braucht er Gegenionen. Wie bei allen Salzen (z. B. $\text{NaCl}$) wird in der Formel immer zuerst das Kation (positiv) und dann das Anion (negativ) geschrieben – unabhängig davon, welches von beiden der Komplex ist.

Die Gesamtladung des Komplexes berechnet sich ganz einfach: Sie ist die Summe aus der Ladung (Oxidationszahl) des Zentralteilchens und den Ladungen aller Liganden.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Zentralteilchen und Liganden identifizieren.
2. Komplex in eckige Klammern setzen.
3. Gesamtladung des Komplexes berechnen.
4. Gegenionen und Kristallwasser ergänzen.

Durchgerechnete Beispiele

Aufgabentyp 2: Systematische Nomenklatur der Komplexverbindungen

Beim Benennen (der Nomenklatur) eines Komplexes drehen wir die Reihenfolge im Vergleich zur Formel um: Im Namen werden immer zuerst die Liganden und erst danach das Zentralteilchen genannt.

Um die Anzahl der Liganden anzugeben, verwenden wir griechische Zahlwörter: Mono ($1$), Di ($2$), Tri ($3$), Tetra ($4$), Penta ($5$), Hexa ($6$).

Hier sind die wichtigsten Liganden-Namen, die du auswendig wissen musst:

$\begin{array}{l|l} \textbf{Neutrale Liganden} & \textbf{Negativ geladene Liganden} \\ \hline \text{H}_2\text{O} \to \text{Aqua} & \text{F}^- \to \text{Fluorido} \\ \text{NH}_3 \to \text{Ammin} & \text{Cl}^- \to \text{Chlorido} \\ \text{CO} \to \text{Carbonyl} & \text{OH}^- \to \text{Hydroxido} \\ & \text{CN}^- \to \text{Cyanido} \\ & \text{SCN}^- \to \text{Thiocyanato} \end{array}$

Die Endung des Zentralteilchens hängt von der Gesamtladung ab:

• Kationische (positive) und neutrale Komplexe: Das Zentralmetall behält seinen ganz normalen deutschen Namen. Dahinter wird die Oxidationszahl in römischen Ziffern in Klammern gesetzt (z. B. Eisen(III) oder Cobalt(II)).

• Anionische (negative) Komplexe: Hier ändert sich der Name des Metalls! Es erhält seinen lateinischen Stammnamen und die Endung „-at“. Auch hier folgt die Oxidationszahl in Klammern.

  Wichtige Beispiele für anionische Komplexe: Eisen wird zu Ferrat, Kupfer wird zu Cuprat, Silber wird zu Argentat und Gold zu Aurat.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Komplexladung bestimmen.
2. Oxidationszahl des Zentralmetalls berechnen.
3. Namen des Komplexes zusammenbauen.
4. Gesamten Namen des Salzes bilden.

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• In der Formel: Das Zentralteilchen steht in der eckigen Klammer $\text{[ ]}$ immer an erster Stelle, danach folgen die Liganden.
• Im Namen: Die Liganden werden immer zuerst genannt (mit griechischen Zahlwörtern wie Di, Tri, Tetra), danach folgt das Zentralteilchen.
• Anionische Komplexe: Wenn der gesamte Komplex negativ geladen ist, endet der Name des Zentralmetalls auf „-at“ (z. B. Ferrat statt Eisen).
• Oxidationszahl: Sie wird immer in römischen Ziffern in Klammern hinter das Zentralmetall geschrieben.